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Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
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ENERGIacuteA NUCLEAR
EL AacuteTOMO El aacutetomo se compone de protones (p+) neutrones (nordm) y electrones (ē) Los p+ y los nordm se
concentran en el nuacutecleo del aacutetomo y los ē se ubican alrededor del nuacutecleo
Los Electrones (ē) son partiacuteculas subatoacutemicas pequentildeiacutesimas cargadas negativamente Que
ldquoorbitanrdquo alrededor del nuacutecleo y se distribuyen en orbitales de distinta energiacutea
Protones (p+) nucleones de alta densidad cargadas positivamente Se encuentran en el nuacutecleo
junto a los neutrones
Neutrones (nordm) son nucleones neutros (sin carga) se componen de la combinacioacuten de un protoacuten
y un electroacuten Los neutrones dentro del nuacutecleo tienen la funcioacuten de mantener cohesionado el nuacutecleo
(las cargas iguales de los p+ se repelen) Junto a los protones corresponden a la masa del nuacutecleo
Seguacuten clasificaciones modernas en los aacutetomos tenemos dos tipos de partiacuteculas elementales los
leptones y los hadrones
Los hadrones estaacuten constituidos por quarks y sus respectivos
antiquarks tenemos cientos de hadrones Actualmente los
hadrones los dividimos en bariones y mesones
Tanto los protones como los neutrones estaacuten formados a su vez
por tres subpartiacuteculas los quarks La energiacutea que mantiene
unidas a estas partiacuteculas es muy grande
Hay seis tipos distintos de quarks que los fiacutesicos de partiacuteculas
han denominado de la siguiente manera
nordm = p+ + ē
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Los bariones estaacuten formados por quarks y los mesones por quarks y antiquarks
Entre los bariones tenemos Protoacuten neutroacuten lambda sigma (sum+ sumordm y sum-) Xi omega (Ω-) etc
Entre los mesones tenemos Pioacuten (prod+ y prodordm) Kaoacuten (K+ Kordms y KordmL) y Eta (η y η`)
Entre los leptones tenemos electroacuten (ē) electroacuten neutrino (νē) muoacuten (μ-) muoacuten neutrino (νμ)
tau y tau neutrino
HISTORIA Y ORIacuteGENES DE LA ENERGIacuteA NUCLEAR
1832 ndash 1919 Williams Crookes estudia las descargas eleacutectricas
de los rayos catoacutedicos
1886 Eugene Goldstein descubre los rayos canales en los tubos
de descarga A estas partiacuteculas positivas se les dio el nombre de
protoacuten
1895 Whilhelm Roentgen fiacutesico Alemaacuten descubre los rayos X
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En 1895 Henri Becquerel fiacutesico franceacutes comproboacute que algunas sustancias
como las sales de uranio produciacutean radiaciones penetrantes de origen
desconocido Asiacute accidentalmente descubrioacute la radiactividad
Marie Curie alumna y esposa de Pierre Curie estudiaron y midieron las
misteriosas radiaciones de Becquerel
Se trataba de una radiacioacuten que provocaba la formacioacuten de iones es decir
ionizante Para medir la ionizacioacuten se usaron dos instrumentos que Pierre
Curie y su hermano Jacques habiacutean inventado el electroacutemetro Curie y el
cuarzo piezoeleacutectrico Asiacute se constatoacute que la intensidad
de la radiacioacuten era proporcional a la cantidad de uranio estudiada e
independiente de las condiciones de observacioacuten
Marie Curie la llamoacute Radiactividad teniacutea su origen en radiaciones
atoacutemicas En 1898 descubre que el Thorio que produce praacutecticamente los
mismos efectos que el uranio Mas adelante descubre el Polonio y el Radio el
cual es 300000 veces maacutes radiactivo que el Uranio En 1899 Marie descubre
que un cuerpo expuesto a una fuente radiactiva se vuelve radiactivo y que
esta radiactividad secundaria disminuye con el tiempo en una proporcioacuten
mucho maacutes raacutepida que la radiactividad primaria de la fuente Sienta las bases
del principio de la desintegracioacuten
1898 Thomson demostroacute que los rayos catoacutedicos eran
pequentildeiacutesimas partiacuteculas cargadas negativamente
embebidas en una gran masa positiva modelo que se
denominoacute budiacuten de pasas
Rutherford descubre que cuando la emisioacuten
radiactiva de un mineral de uranio se hace pasar a
traveacutes de un campo eleacutectrico eacutesta se divide en 3
tipos de radiaciones una es atraiacuteda hacia la placa
negativa (radiacioacuten alfa) otra hacia la placa
positiva (radiacioacuten beta) y la tercera no es desviada
por el campo (radiacioacuten gama)
1902 Ernest Rutherford y Frederick Soddy demostraron que la radiactividad provoca la
transformacioacuten espontaacutenea de un elemento quiacutemico en otro Logroacute la primera reaccioacuten nuclear
cuando expuso gas nitroacutegeno a una fuente radiactiva de partiacuteculas alfa lo que provocoacute la
transformacioacuten de los aacutetomos de nitroacutegeno en aacutetomos de oxiacutegeno-17
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1911 Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest
Mardsen establecieron que el aacutetomo estaba constituido por un gran espacio
vaciacuteo y pequentildeas subunidades Al bombardear con partiacuteculas alfa una laacutemina
de oro eacutestas atravesaban la laacutemina pero una de cada 8000 era desviada en
maacutes de 90ordm a pesar de que este comportamiento se contradeciacutea con la teoriacutea
atoacutemica de Thomson permitioacute establecer que el aacutetomo era un gran espacio
vaciacuteo y que las escasas desviaciones ocurriacutean debido a que las partiacuteculas alfa
chocaban con densos nuacutecleos cargados positivamente Desarrolla asiacute el modelo
planetario del aacutetomo
1920 Ernest Rutherford observa que la masa de los aacutetomos es muy superior a la masa de
protones y electrones Postula la existencia de una partiacutecula sin carga con una masa aproximada a
la del protoacuten y la llama neutroacuten
1932 James Chadwick fiacutesico ingleacutes detecta los neutrones en las reacciones nucleares
Albert Einstein llega a la conclusioacuten de que la masa y la energiacutea eran lo mismo
En 1934 el fiacutesico italiano Enrico Fermi llevoacute a cabo la primera reaccioacuten nuclear controlada
1938 Otto Frich y Lise Meitner demostraron la Fisioacuten nuclear ya que al bombardear un aacutetomo
de Uranio eacuteste se dividiacutea en dos partes y se produciacutea gran cantidad de energiacutea Se dieron cuenta
que la energiacutea correspondiacutea a la masa perdida
El 20 de diciembre de 1951 primera vez que se produce electricidad en un reactor nuclear en la
estacioacuten experimental de Arco en Idaho (EEUU)
El 27 de junio de 1954 comenzoacute a funcionar la 1era central nuclear del
mundo en Obnisnks (Rusia)
1964 Murray Gell-Mann construyoacute la teoriacutea cuaacutentica de quarks y
gluones llamada cromaacutetica cuaacutentica en la cual ordena unas 100
partiacuteculas descubiertas en el interior del nuacutecleo atoacutemico y que estaban
formadas por partiacuteculas elementales llamadas quarks
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1 Radiacioacuten y reacciones nucleares
Se llama radiacioacuten a toda energiacutea que se propaga en forma de onda a traveacutes del espacio En el
concepto radiacioacuten se incluye desde la luz visible a las ondas de radio y televisioacuten (radiaciones
no ionizantes) y desde la luz ultravioleta a los rayos X y los gamma (radiaciones ionizantes)
En el espectro electromagneacutetico podemos ubicar las radiaciones maacutes comunes
Existen dos tipos de radiaciones ionizantes a) La electromagneacutetica constituida por rayos rayos y rayos U
b) La constituida por partiacuteculas subatoacutemicas (p+ ē nordm)
El caraacutecter ionizante o no ionizante de la radiacioacuten es independiente de su naturaleza corpuscular u
ondulatoria
Las reacciones nucleares tienen relacioacuten directa con nuestra propia existencia sobre la tierra de
hecho el sol que nos ilumina y las demaacutes estrellas del universo obtienen su energiacutea de la
combustioacuten nuclear Por ejemplo en las estrellas los nuacutecleos atoacutemicos chocan continuamente entre
ellos impulsados por altiacutesimas temperaturas las que a su vez pueden mantenerse gracias a la
energiacutea liberada en las transmutaciones nucleares dando lugar a un ciclo que se alimenta a siacute
mismo estos procesos son radioactivos naturalmente pero el hombre ha logrado generar la
denominada radiacioacuten artificial
2 Fuentes de las radiaciones ionizantes
Radiactividad natural Resulta de la inestabilidad intriacutenseca de una serie de aacutetomos
presentes en la Naturaleza (uranio torio etc)
Rayos coacutesmicos (144) la exposicioacuten es mayor en los pasajeros frecuentes de avioacuten y
los que vivimos bajo el agujero en la capa de ozono
Radoacuten (367) Gas procedente del uranio que se encuentra de forma natural en la tierra
Procede de materiales de construccioacuten abonos fosfatados componentes de radioemisores
detectores de humos gas natural en los hogares etc El grado de exposicioacuten al radoacuten
aumenta notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento teacutermico
Radiactividad incorporada en alimentos (89 ) bebidas etc Los crustaacuteceos y
moluscos marinos (mejillones chirlas almejas) la concentran especialmente
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Radiactividad artificial
Procedimientos meacutedicos (radiografiacuteas etc) (222) Son la fuente principal de
radiacioacuten artificial en la poblacioacuten general
Exposicioacuten profesional en el personal que opera material radiactivo
Basura nuclear Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear los hospitales
y los centros de investigacioacuten
Explosiones nucleares Accidentales beacutelicas o experimentales
3 Tipos de emisiones radiactivas
Cuando un nuacutecleo es inestable sufre desintegracioacuten espontaacutenea por lo tanto es un proceso natural
a traveacutes del cual un aacutetomo emite energiacutea a partir del nuacutecleo transformaacutendose en partiacuteculas o en
radiacioacuten electromagneacutetica
Las radiaciones alfa (2He4 ) son aacutetomos de Helio
doblemente ionizados es decir que han perdido sus dos
electrones Por tanto tienen dos neutrones y dos
protones Es la radiacioacuten caracteriacutestica de isoacutetopos de
nuacutemero atoacutemico elevado tales como los del 92Uranio
90Thorio 88Radio y 94Plutonio Dada la elevada masa
de estas partiacuteculas y a que se emiten a gran velocidad
por los nuacutecleos (su velocidad es del orden de 107ms) al
chocar con la materia pierden gradualmente su energiacutea
ionizando los aacutetomos Las partiacuteculas son corpusculares y poco penetrantes pero muy dantildeinas por
su fuerte impacto Se frenan muy raacutepidamente por lo que quedan detenidas con tan soacutelo unos
centiacutemetros de aire o unas mileacutesimas de miliacutemetro de agua por una laacutemina de aluminio de 01 mm
de espesor o una simple hoja de papel La radiacioacuten alfa queda frenada en las capas exteriores de
la piel y no es peligrosa a menos que se introduzca directamente a traveacutes de heridas alimentos
etc
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Las radiaciones beta (0
1e ) son
electrones emitidos a velocidades proacuteximas
a la de la luz Debido a que tienen menor
masa que la radiacioacuten alfa tienen maacutes
poder de penetracioacuten siendo frenadas por
una laacutemina de aluminio de 05 mm De
espesor una laacutemina de acriacutelico en algunos
metros de aire o por 1 cm de agua En el
cuerpo humano pueden llegar a traspasar
la piel pero no sobrepasan el tejido subcutaacuteneo En los tejidos vivos (heridas) pueden introducirse
uno o dos centiacutemetros
Los positrones (0
1e ) son
partiacuteculas con masa despreciable y
carga equivalente a la de un protoacuten Los
positrones que penetran en un medio
sufren inicialmente un proceso de
termalizacioacuten y una posterior
aniquilacioacuten con los electrones del
material
Las radiaciones gamma ( ) son radiaciones
electromagneacuteticas de alta energiacutea capaz de
penetrar profundamente en los tejidos sin
embargo libera menos energiacutea en el tejido
que las alfa o beta Interaccionan con los
aacutetomos y moleacuteculas que se van encontrando a
su paso lo que es mucho maacutes nocivo No se
desviacutean a causa de los campos eleacutectricos o
magneacuteticos (no tienen carga eleacutectrica)
Pueden recorrer cientos de metros en el aire y
son frenadas con espesores de 1 metro de
hormigoacuten o unos pocos cm de plomo por lo que cuando se utilizan fuentes radiactivas que emiten
este tipo de radiacioacuten se debe utilizar blindajes adecuados
Los neutrones proceden de reacciones de fisioacuten o de
reacciones nucleares con otras partiacuteculas Son capaces de
atravesar los tejidos vivos pueden ser detenidos en agua y en
hormigoacuten Se utilizan para producir elementos radiactivos
cuando interaccionan con elementos estables
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Los bariones estaacuten formados por quarks y los mesones por quarks y antiquarks
Entre los bariones tenemos Protoacuten neutroacuten lambda sigma (sum+ sumordm y sum-) Xi omega (Ω-) etc
Entre los mesones tenemos Pioacuten (prod+ y prodordm) Kaoacuten (K+ Kordms y KordmL) y Eta (η y η`)
Entre los leptones tenemos electroacuten (ē) electroacuten neutrino (νē) muoacuten (μ-) muoacuten neutrino (νμ)
tau y tau neutrino
HISTORIA Y ORIacuteGENES DE LA ENERGIacuteA NUCLEAR
1832 ndash 1919 Williams Crookes estudia las descargas eleacutectricas
de los rayos catoacutedicos
1886 Eugene Goldstein descubre los rayos canales en los tubos
de descarga A estas partiacuteculas positivas se les dio el nombre de
protoacuten
1895 Whilhelm Roentgen fiacutesico Alemaacuten descubre los rayos X
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En 1895 Henri Becquerel fiacutesico franceacutes comproboacute que algunas sustancias
como las sales de uranio produciacutean radiaciones penetrantes de origen
desconocido Asiacute accidentalmente descubrioacute la radiactividad
Marie Curie alumna y esposa de Pierre Curie estudiaron y midieron las
misteriosas radiaciones de Becquerel
Se trataba de una radiacioacuten que provocaba la formacioacuten de iones es decir
ionizante Para medir la ionizacioacuten se usaron dos instrumentos que Pierre
Curie y su hermano Jacques habiacutean inventado el electroacutemetro Curie y el
cuarzo piezoeleacutectrico Asiacute se constatoacute que la intensidad
de la radiacioacuten era proporcional a la cantidad de uranio estudiada e
independiente de las condiciones de observacioacuten
Marie Curie la llamoacute Radiactividad teniacutea su origen en radiaciones
atoacutemicas En 1898 descubre que el Thorio que produce praacutecticamente los
mismos efectos que el uranio Mas adelante descubre el Polonio y el Radio el
cual es 300000 veces maacutes radiactivo que el Uranio En 1899 Marie descubre
que un cuerpo expuesto a una fuente radiactiva se vuelve radiactivo y que
esta radiactividad secundaria disminuye con el tiempo en una proporcioacuten
mucho maacutes raacutepida que la radiactividad primaria de la fuente Sienta las bases
del principio de la desintegracioacuten
1898 Thomson demostroacute que los rayos catoacutedicos eran
pequentildeiacutesimas partiacuteculas cargadas negativamente
embebidas en una gran masa positiva modelo que se
denominoacute budiacuten de pasas
Rutherford descubre que cuando la emisioacuten
radiactiva de un mineral de uranio se hace pasar a
traveacutes de un campo eleacutectrico eacutesta se divide en 3
tipos de radiaciones una es atraiacuteda hacia la placa
negativa (radiacioacuten alfa) otra hacia la placa
positiva (radiacioacuten beta) y la tercera no es desviada
por el campo (radiacioacuten gama)
1902 Ernest Rutherford y Frederick Soddy demostraron que la radiactividad provoca la
transformacioacuten espontaacutenea de un elemento quiacutemico en otro Logroacute la primera reaccioacuten nuclear
cuando expuso gas nitroacutegeno a una fuente radiactiva de partiacuteculas alfa lo que provocoacute la
transformacioacuten de los aacutetomos de nitroacutegeno en aacutetomos de oxiacutegeno-17
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1911 Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest
Mardsen establecieron que el aacutetomo estaba constituido por un gran espacio
vaciacuteo y pequentildeas subunidades Al bombardear con partiacuteculas alfa una laacutemina
de oro eacutestas atravesaban la laacutemina pero una de cada 8000 era desviada en
maacutes de 90ordm a pesar de que este comportamiento se contradeciacutea con la teoriacutea
atoacutemica de Thomson permitioacute establecer que el aacutetomo era un gran espacio
vaciacuteo y que las escasas desviaciones ocurriacutean debido a que las partiacuteculas alfa
chocaban con densos nuacutecleos cargados positivamente Desarrolla asiacute el modelo
planetario del aacutetomo
1920 Ernest Rutherford observa que la masa de los aacutetomos es muy superior a la masa de
protones y electrones Postula la existencia de una partiacutecula sin carga con una masa aproximada a
la del protoacuten y la llama neutroacuten
1932 James Chadwick fiacutesico ingleacutes detecta los neutrones en las reacciones nucleares
Albert Einstein llega a la conclusioacuten de que la masa y la energiacutea eran lo mismo
En 1934 el fiacutesico italiano Enrico Fermi llevoacute a cabo la primera reaccioacuten nuclear controlada
1938 Otto Frich y Lise Meitner demostraron la Fisioacuten nuclear ya que al bombardear un aacutetomo
de Uranio eacuteste se dividiacutea en dos partes y se produciacutea gran cantidad de energiacutea Se dieron cuenta
que la energiacutea correspondiacutea a la masa perdida
El 20 de diciembre de 1951 primera vez que se produce electricidad en un reactor nuclear en la
estacioacuten experimental de Arco en Idaho (EEUU)
El 27 de junio de 1954 comenzoacute a funcionar la 1era central nuclear del
mundo en Obnisnks (Rusia)
1964 Murray Gell-Mann construyoacute la teoriacutea cuaacutentica de quarks y
gluones llamada cromaacutetica cuaacutentica en la cual ordena unas 100
partiacuteculas descubiertas en el interior del nuacutecleo atoacutemico y que estaban
formadas por partiacuteculas elementales llamadas quarks
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1 Radiacioacuten y reacciones nucleares
Se llama radiacioacuten a toda energiacutea que se propaga en forma de onda a traveacutes del espacio En el
concepto radiacioacuten se incluye desde la luz visible a las ondas de radio y televisioacuten (radiaciones
no ionizantes) y desde la luz ultravioleta a los rayos X y los gamma (radiaciones ionizantes)
En el espectro electromagneacutetico podemos ubicar las radiaciones maacutes comunes
Existen dos tipos de radiaciones ionizantes a) La electromagneacutetica constituida por rayos rayos y rayos U
b) La constituida por partiacuteculas subatoacutemicas (p+ ē nordm)
El caraacutecter ionizante o no ionizante de la radiacioacuten es independiente de su naturaleza corpuscular u
ondulatoria
Las reacciones nucleares tienen relacioacuten directa con nuestra propia existencia sobre la tierra de
hecho el sol que nos ilumina y las demaacutes estrellas del universo obtienen su energiacutea de la
combustioacuten nuclear Por ejemplo en las estrellas los nuacutecleos atoacutemicos chocan continuamente entre
ellos impulsados por altiacutesimas temperaturas las que a su vez pueden mantenerse gracias a la
energiacutea liberada en las transmutaciones nucleares dando lugar a un ciclo que se alimenta a siacute
mismo estos procesos son radioactivos naturalmente pero el hombre ha logrado generar la
denominada radiacioacuten artificial
2 Fuentes de las radiaciones ionizantes
Radiactividad natural Resulta de la inestabilidad intriacutenseca de una serie de aacutetomos
presentes en la Naturaleza (uranio torio etc)
Rayos coacutesmicos (144) la exposicioacuten es mayor en los pasajeros frecuentes de avioacuten y
los que vivimos bajo el agujero en la capa de ozono
Radoacuten (367) Gas procedente del uranio que se encuentra de forma natural en la tierra
Procede de materiales de construccioacuten abonos fosfatados componentes de radioemisores
detectores de humos gas natural en los hogares etc El grado de exposicioacuten al radoacuten
aumenta notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento teacutermico
Radiactividad incorporada en alimentos (89 ) bebidas etc Los crustaacuteceos y
moluscos marinos (mejillones chirlas almejas) la concentran especialmente
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Radiactividad artificial
Procedimientos meacutedicos (radiografiacuteas etc) (222) Son la fuente principal de
radiacioacuten artificial en la poblacioacuten general
Exposicioacuten profesional en el personal que opera material radiactivo
Basura nuclear Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear los hospitales
y los centros de investigacioacuten
Explosiones nucleares Accidentales beacutelicas o experimentales
3 Tipos de emisiones radiactivas
Cuando un nuacutecleo es inestable sufre desintegracioacuten espontaacutenea por lo tanto es un proceso natural
a traveacutes del cual un aacutetomo emite energiacutea a partir del nuacutecleo transformaacutendose en partiacuteculas o en
radiacioacuten electromagneacutetica
Las radiaciones alfa (2He4 ) son aacutetomos de Helio
doblemente ionizados es decir que han perdido sus dos
electrones Por tanto tienen dos neutrones y dos
protones Es la radiacioacuten caracteriacutestica de isoacutetopos de
nuacutemero atoacutemico elevado tales como los del 92Uranio
90Thorio 88Radio y 94Plutonio Dada la elevada masa
de estas partiacuteculas y a que se emiten a gran velocidad
por los nuacutecleos (su velocidad es del orden de 107ms) al
chocar con la materia pierden gradualmente su energiacutea
ionizando los aacutetomos Las partiacuteculas son corpusculares y poco penetrantes pero muy dantildeinas por
su fuerte impacto Se frenan muy raacutepidamente por lo que quedan detenidas con tan soacutelo unos
centiacutemetros de aire o unas mileacutesimas de miliacutemetro de agua por una laacutemina de aluminio de 01 mm
de espesor o una simple hoja de papel La radiacioacuten alfa queda frenada en las capas exteriores de
la piel y no es peligrosa a menos que se introduzca directamente a traveacutes de heridas alimentos
etc
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Las radiaciones beta (0
1e ) son
electrones emitidos a velocidades proacuteximas
a la de la luz Debido a que tienen menor
masa que la radiacioacuten alfa tienen maacutes
poder de penetracioacuten siendo frenadas por
una laacutemina de aluminio de 05 mm De
espesor una laacutemina de acriacutelico en algunos
metros de aire o por 1 cm de agua En el
cuerpo humano pueden llegar a traspasar
la piel pero no sobrepasan el tejido subcutaacuteneo En los tejidos vivos (heridas) pueden introducirse
uno o dos centiacutemetros
Los positrones (0
1e ) son
partiacuteculas con masa despreciable y
carga equivalente a la de un protoacuten Los
positrones que penetran en un medio
sufren inicialmente un proceso de
termalizacioacuten y una posterior
aniquilacioacuten con los electrones del
material
Las radiaciones gamma ( ) son radiaciones
electromagneacuteticas de alta energiacutea capaz de
penetrar profundamente en los tejidos sin
embargo libera menos energiacutea en el tejido
que las alfa o beta Interaccionan con los
aacutetomos y moleacuteculas que se van encontrando a
su paso lo que es mucho maacutes nocivo No se
desviacutean a causa de los campos eleacutectricos o
magneacuteticos (no tienen carga eleacutectrica)
Pueden recorrer cientos de metros en el aire y
son frenadas con espesores de 1 metro de
hormigoacuten o unos pocos cm de plomo por lo que cuando se utilizan fuentes radiactivas que emiten
este tipo de radiacioacuten se debe utilizar blindajes adecuados
Los neutrones proceden de reacciones de fisioacuten o de
reacciones nucleares con otras partiacuteculas Son capaces de
atravesar los tejidos vivos pueden ser detenidos en agua y en
hormigoacuten Se utilizan para producir elementos radiactivos
cuando interaccionan con elementos estables
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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1
6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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2
7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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4
Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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5
Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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6
El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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0
E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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En 1895 Henri Becquerel fiacutesico franceacutes comproboacute que algunas sustancias
como las sales de uranio produciacutean radiaciones penetrantes de origen
desconocido Asiacute accidentalmente descubrioacute la radiactividad
Marie Curie alumna y esposa de Pierre Curie estudiaron y midieron las
misteriosas radiaciones de Becquerel
Se trataba de una radiacioacuten que provocaba la formacioacuten de iones es decir
ionizante Para medir la ionizacioacuten se usaron dos instrumentos que Pierre
Curie y su hermano Jacques habiacutean inventado el electroacutemetro Curie y el
cuarzo piezoeleacutectrico Asiacute se constatoacute que la intensidad
de la radiacioacuten era proporcional a la cantidad de uranio estudiada e
independiente de las condiciones de observacioacuten
Marie Curie la llamoacute Radiactividad teniacutea su origen en radiaciones
atoacutemicas En 1898 descubre que el Thorio que produce praacutecticamente los
mismos efectos que el uranio Mas adelante descubre el Polonio y el Radio el
cual es 300000 veces maacutes radiactivo que el Uranio En 1899 Marie descubre
que un cuerpo expuesto a una fuente radiactiva se vuelve radiactivo y que
esta radiactividad secundaria disminuye con el tiempo en una proporcioacuten
mucho maacutes raacutepida que la radiactividad primaria de la fuente Sienta las bases
del principio de la desintegracioacuten
1898 Thomson demostroacute que los rayos catoacutedicos eran
pequentildeiacutesimas partiacuteculas cargadas negativamente
embebidas en una gran masa positiva modelo que se
denominoacute budiacuten de pasas
Rutherford descubre que cuando la emisioacuten
radiactiva de un mineral de uranio se hace pasar a
traveacutes de un campo eleacutectrico eacutesta se divide en 3
tipos de radiaciones una es atraiacuteda hacia la placa
negativa (radiacioacuten alfa) otra hacia la placa
positiva (radiacioacuten beta) y la tercera no es desviada
por el campo (radiacioacuten gama)
1902 Ernest Rutherford y Frederick Soddy demostraron que la radiactividad provoca la
transformacioacuten espontaacutenea de un elemento quiacutemico en otro Logroacute la primera reaccioacuten nuclear
cuando expuso gas nitroacutegeno a una fuente radiactiva de partiacuteculas alfa lo que provocoacute la
transformacioacuten de los aacutetomos de nitroacutegeno en aacutetomos de oxiacutegeno-17
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1911 Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest
Mardsen establecieron que el aacutetomo estaba constituido por un gran espacio
vaciacuteo y pequentildeas subunidades Al bombardear con partiacuteculas alfa una laacutemina
de oro eacutestas atravesaban la laacutemina pero una de cada 8000 era desviada en
maacutes de 90ordm a pesar de que este comportamiento se contradeciacutea con la teoriacutea
atoacutemica de Thomson permitioacute establecer que el aacutetomo era un gran espacio
vaciacuteo y que las escasas desviaciones ocurriacutean debido a que las partiacuteculas alfa
chocaban con densos nuacutecleos cargados positivamente Desarrolla asiacute el modelo
planetario del aacutetomo
1920 Ernest Rutherford observa que la masa de los aacutetomos es muy superior a la masa de
protones y electrones Postula la existencia de una partiacutecula sin carga con una masa aproximada a
la del protoacuten y la llama neutroacuten
1932 James Chadwick fiacutesico ingleacutes detecta los neutrones en las reacciones nucleares
Albert Einstein llega a la conclusioacuten de que la masa y la energiacutea eran lo mismo
En 1934 el fiacutesico italiano Enrico Fermi llevoacute a cabo la primera reaccioacuten nuclear controlada
1938 Otto Frich y Lise Meitner demostraron la Fisioacuten nuclear ya que al bombardear un aacutetomo
de Uranio eacuteste se dividiacutea en dos partes y se produciacutea gran cantidad de energiacutea Se dieron cuenta
que la energiacutea correspondiacutea a la masa perdida
El 20 de diciembre de 1951 primera vez que se produce electricidad en un reactor nuclear en la
estacioacuten experimental de Arco en Idaho (EEUU)
El 27 de junio de 1954 comenzoacute a funcionar la 1era central nuclear del
mundo en Obnisnks (Rusia)
1964 Murray Gell-Mann construyoacute la teoriacutea cuaacutentica de quarks y
gluones llamada cromaacutetica cuaacutentica en la cual ordena unas 100
partiacuteculas descubiertas en el interior del nuacutecleo atoacutemico y que estaban
formadas por partiacuteculas elementales llamadas quarks
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1 Radiacioacuten y reacciones nucleares
Se llama radiacioacuten a toda energiacutea que se propaga en forma de onda a traveacutes del espacio En el
concepto radiacioacuten se incluye desde la luz visible a las ondas de radio y televisioacuten (radiaciones
no ionizantes) y desde la luz ultravioleta a los rayos X y los gamma (radiaciones ionizantes)
En el espectro electromagneacutetico podemos ubicar las radiaciones maacutes comunes
Existen dos tipos de radiaciones ionizantes a) La electromagneacutetica constituida por rayos rayos y rayos U
b) La constituida por partiacuteculas subatoacutemicas (p+ ē nordm)
El caraacutecter ionizante o no ionizante de la radiacioacuten es independiente de su naturaleza corpuscular u
ondulatoria
Las reacciones nucleares tienen relacioacuten directa con nuestra propia existencia sobre la tierra de
hecho el sol que nos ilumina y las demaacutes estrellas del universo obtienen su energiacutea de la
combustioacuten nuclear Por ejemplo en las estrellas los nuacutecleos atoacutemicos chocan continuamente entre
ellos impulsados por altiacutesimas temperaturas las que a su vez pueden mantenerse gracias a la
energiacutea liberada en las transmutaciones nucleares dando lugar a un ciclo que se alimenta a siacute
mismo estos procesos son radioactivos naturalmente pero el hombre ha logrado generar la
denominada radiacioacuten artificial
2 Fuentes de las radiaciones ionizantes
Radiactividad natural Resulta de la inestabilidad intriacutenseca de una serie de aacutetomos
presentes en la Naturaleza (uranio torio etc)
Rayos coacutesmicos (144) la exposicioacuten es mayor en los pasajeros frecuentes de avioacuten y
los que vivimos bajo el agujero en la capa de ozono
Radoacuten (367) Gas procedente del uranio que se encuentra de forma natural en la tierra
Procede de materiales de construccioacuten abonos fosfatados componentes de radioemisores
detectores de humos gas natural en los hogares etc El grado de exposicioacuten al radoacuten
aumenta notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento teacutermico
Radiactividad incorporada en alimentos (89 ) bebidas etc Los crustaacuteceos y
moluscos marinos (mejillones chirlas almejas) la concentran especialmente
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Radiactividad artificial
Procedimientos meacutedicos (radiografiacuteas etc) (222) Son la fuente principal de
radiacioacuten artificial en la poblacioacuten general
Exposicioacuten profesional en el personal que opera material radiactivo
Basura nuclear Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear los hospitales
y los centros de investigacioacuten
Explosiones nucleares Accidentales beacutelicas o experimentales
3 Tipos de emisiones radiactivas
Cuando un nuacutecleo es inestable sufre desintegracioacuten espontaacutenea por lo tanto es un proceso natural
a traveacutes del cual un aacutetomo emite energiacutea a partir del nuacutecleo transformaacutendose en partiacuteculas o en
radiacioacuten electromagneacutetica
Las radiaciones alfa (2He4 ) son aacutetomos de Helio
doblemente ionizados es decir que han perdido sus dos
electrones Por tanto tienen dos neutrones y dos
protones Es la radiacioacuten caracteriacutestica de isoacutetopos de
nuacutemero atoacutemico elevado tales como los del 92Uranio
90Thorio 88Radio y 94Plutonio Dada la elevada masa
de estas partiacuteculas y a que se emiten a gran velocidad
por los nuacutecleos (su velocidad es del orden de 107ms) al
chocar con la materia pierden gradualmente su energiacutea
ionizando los aacutetomos Las partiacuteculas son corpusculares y poco penetrantes pero muy dantildeinas por
su fuerte impacto Se frenan muy raacutepidamente por lo que quedan detenidas con tan soacutelo unos
centiacutemetros de aire o unas mileacutesimas de miliacutemetro de agua por una laacutemina de aluminio de 01 mm
de espesor o una simple hoja de papel La radiacioacuten alfa queda frenada en las capas exteriores de
la piel y no es peligrosa a menos que se introduzca directamente a traveacutes de heridas alimentos
etc
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Las radiaciones beta (0
1e ) son
electrones emitidos a velocidades proacuteximas
a la de la luz Debido a que tienen menor
masa que la radiacioacuten alfa tienen maacutes
poder de penetracioacuten siendo frenadas por
una laacutemina de aluminio de 05 mm De
espesor una laacutemina de acriacutelico en algunos
metros de aire o por 1 cm de agua En el
cuerpo humano pueden llegar a traspasar
la piel pero no sobrepasan el tejido subcutaacuteneo En los tejidos vivos (heridas) pueden introducirse
uno o dos centiacutemetros
Los positrones (0
1e ) son
partiacuteculas con masa despreciable y
carga equivalente a la de un protoacuten Los
positrones que penetran en un medio
sufren inicialmente un proceso de
termalizacioacuten y una posterior
aniquilacioacuten con los electrones del
material
Las radiaciones gamma ( ) son radiaciones
electromagneacuteticas de alta energiacutea capaz de
penetrar profundamente en los tejidos sin
embargo libera menos energiacutea en el tejido
que las alfa o beta Interaccionan con los
aacutetomos y moleacuteculas que se van encontrando a
su paso lo que es mucho maacutes nocivo No se
desviacutean a causa de los campos eleacutectricos o
magneacuteticos (no tienen carga eleacutectrica)
Pueden recorrer cientos de metros en el aire y
son frenadas con espesores de 1 metro de
hormigoacuten o unos pocos cm de plomo por lo que cuando se utilizan fuentes radiactivas que emiten
este tipo de radiacioacuten se debe utilizar blindajes adecuados
Los neutrones proceden de reacciones de fisioacuten o de
reacciones nucleares con otras partiacuteculas Son capaces de
atravesar los tejidos vivos pueden ser detenidos en agua y en
hormigoacuten Se utilizan para producir elementos radiactivos
cuando interaccionan con elementos estables
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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ina9
a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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ina1
0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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Paacuteg
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1
6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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1911 Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest
Mardsen establecieron que el aacutetomo estaba constituido por un gran espacio
vaciacuteo y pequentildeas subunidades Al bombardear con partiacuteculas alfa una laacutemina
de oro eacutestas atravesaban la laacutemina pero una de cada 8000 era desviada en
maacutes de 90ordm a pesar de que este comportamiento se contradeciacutea con la teoriacutea
atoacutemica de Thomson permitioacute establecer que el aacutetomo era un gran espacio
vaciacuteo y que las escasas desviaciones ocurriacutean debido a que las partiacuteculas alfa
chocaban con densos nuacutecleos cargados positivamente Desarrolla asiacute el modelo
planetario del aacutetomo
1920 Ernest Rutherford observa que la masa de los aacutetomos es muy superior a la masa de
protones y electrones Postula la existencia de una partiacutecula sin carga con una masa aproximada a
la del protoacuten y la llama neutroacuten
1932 James Chadwick fiacutesico ingleacutes detecta los neutrones en las reacciones nucleares
Albert Einstein llega a la conclusioacuten de que la masa y la energiacutea eran lo mismo
En 1934 el fiacutesico italiano Enrico Fermi llevoacute a cabo la primera reaccioacuten nuclear controlada
1938 Otto Frich y Lise Meitner demostraron la Fisioacuten nuclear ya que al bombardear un aacutetomo
de Uranio eacuteste se dividiacutea en dos partes y se produciacutea gran cantidad de energiacutea Se dieron cuenta
que la energiacutea correspondiacutea a la masa perdida
El 20 de diciembre de 1951 primera vez que se produce electricidad en un reactor nuclear en la
estacioacuten experimental de Arco en Idaho (EEUU)
El 27 de junio de 1954 comenzoacute a funcionar la 1era central nuclear del
mundo en Obnisnks (Rusia)
1964 Murray Gell-Mann construyoacute la teoriacutea cuaacutentica de quarks y
gluones llamada cromaacutetica cuaacutentica en la cual ordena unas 100
partiacuteculas descubiertas en el interior del nuacutecleo atoacutemico y que estaban
formadas por partiacuteculas elementales llamadas quarks
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1 Radiacioacuten y reacciones nucleares
Se llama radiacioacuten a toda energiacutea que se propaga en forma de onda a traveacutes del espacio En el
concepto radiacioacuten se incluye desde la luz visible a las ondas de radio y televisioacuten (radiaciones
no ionizantes) y desde la luz ultravioleta a los rayos X y los gamma (radiaciones ionizantes)
En el espectro electromagneacutetico podemos ubicar las radiaciones maacutes comunes
Existen dos tipos de radiaciones ionizantes a) La electromagneacutetica constituida por rayos rayos y rayos U
b) La constituida por partiacuteculas subatoacutemicas (p+ ē nordm)
El caraacutecter ionizante o no ionizante de la radiacioacuten es independiente de su naturaleza corpuscular u
ondulatoria
Las reacciones nucleares tienen relacioacuten directa con nuestra propia existencia sobre la tierra de
hecho el sol que nos ilumina y las demaacutes estrellas del universo obtienen su energiacutea de la
combustioacuten nuclear Por ejemplo en las estrellas los nuacutecleos atoacutemicos chocan continuamente entre
ellos impulsados por altiacutesimas temperaturas las que a su vez pueden mantenerse gracias a la
energiacutea liberada en las transmutaciones nucleares dando lugar a un ciclo que se alimenta a siacute
mismo estos procesos son radioactivos naturalmente pero el hombre ha logrado generar la
denominada radiacioacuten artificial
2 Fuentes de las radiaciones ionizantes
Radiactividad natural Resulta de la inestabilidad intriacutenseca de una serie de aacutetomos
presentes en la Naturaleza (uranio torio etc)
Rayos coacutesmicos (144) la exposicioacuten es mayor en los pasajeros frecuentes de avioacuten y
los que vivimos bajo el agujero en la capa de ozono
Radoacuten (367) Gas procedente del uranio que se encuentra de forma natural en la tierra
Procede de materiales de construccioacuten abonos fosfatados componentes de radioemisores
detectores de humos gas natural en los hogares etc El grado de exposicioacuten al radoacuten
aumenta notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento teacutermico
Radiactividad incorporada en alimentos (89 ) bebidas etc Los crustaacuteceos y
moluscos marinos (mejillones chirlas almejas) la concentran especialmente
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Radiactividad artificial
Procedimientos meacutedicos (radiografiacuteas etc) (222) Son la fuente principal de
radiacioacuten artificial en la poblacioacuten general
Exposicioacuten profesional en el personal que opera material radiactivo
Basura nuclear Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear los hospitales
y los centros de investigacioacuten
Explosiones nucleares Accidentales beacutelicas o experimentales
3 Tipos de emisiones radiactivas
Cuando un nuacutecleo es inestable sufre desintegracioacuten espontaacutenea por lo tanto es un proceso natural
a traveacutes del cual un aacutetomo emite energiacutea a partir del nuacutecleo transformaacutendose en partiacuteculas o en
radiacioacuten electromagneacutetica
Las radiaciones alfa (2He4 ) son aacutetomos de Helio
doblemente ionizados es decir que han perdido sus dos
electrones Por tanto tienen dos neutrones y dos
protones Es la radiacioacuten caracteriacutestica de isoacutetopos de
nuacutemero atoacutemico elevado tales como los del 92Uranio
90Thorio 88Radio y 94Plutonio Dada la elevada masa
de estas partiacuteculas y a que se emiten a gran velocidad
por los nuacutecleos (su velocidad es del orden de 107ms) al
chocar con la materia pierden gradualmente su energiacutea
ionizando los aacutetomos Las partiacuteculas son corpusculares y poco penetrantes pero muy dantildeinas por
su fuerte impacto Se frenan muy raacutepidamente por lo que quedan detenidas con tan soacutelo unos
centiacutemetros de aire o unas mileacutesimas de miliacutemetro de agua por una laacutemina de aluminio de 01 mm
de espesor o una simple hoja de papel La radiacioacuten alfa queda frenada en las capas exteriores de
la piel y no es peligrosa a menos que se introduzca directamente a traveacutes de heridas alimentos
etc
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Las radiaciones beta (0
1e ) son
electrones emitidos a velocidades proacuteximas
a la de la luz Debido a que tienen menor
masa que la radiacioacuten alfa tienen maacutes
poder de penetracioacuten siendo frenadas por
una laacutemina de aluminio de 05 mm De
espesor una laacutemina de acriacutelico en algunos
metros de aire o por 1 cm de agua En el
cuerpo humano pueden llegar a traspasar
la piel pero no sobrepasan el tejido subcutaacuteneo En los tejidos vivos (heridas) pueden introducirse
uno o dos centiacutemetros
Los positrones (0
1e ) son
partiacuteculas con masa despreciable y
carga equivalente a la de un protoacuten Los
positrones que penetran en un medio
sufren inicialmente un proceso de
termalizacioacuten y una posterior
aniquilacioacuten con los electrones del
material
Las radiaciones gamma ( ) son radiaciones
electromagneacuteticas de alta energiacutea capaz de
penetrar profundamente en los tejidos sin
embargo libera menos energiacutea en el tejido
que las alfa o beta Interaccionan con los
aacutetomos y moleacuteculas que se van encontrando a
su paso lo que es mucho maacutes nocivo No se
desviacutean a causa de los campos eleacutectricos o
magneacuteticos (no tienen carga eleacutectrica)
Pueden recorrer cientos de metros en el aire y
son frenadas con espesores de 1 metro de
hormigoacuten o unos pocos cm de plomo por lo que cuando se utilizan fuentes radiactivas que emiten
este tipo de radiacioacuten se debe utilizar blindajes adecuados
Los neutrones proceden de reacciones de fisioacuten o de
reacciones nucleares con otras partiacuteculas Son capaces de
atravesar los tejidos vivos pueden ser detenidos en agua y en
hormigoacuten Se utilizan para producir elementos radiactivos
cuando interaccionan con elementos estables
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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ina9
a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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1
6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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1 Radiacioacuten y reacciones nucleares
Se llama radiacioacuten a toda energiacutea que se propaga en forma de onda a traveacutes del espacio En el
concepto radiacioacuten se incluye desde la luz visible a las ondas de radio y televisioacuten (radiaciones
no ionizantes) y desde la luz ultravioleta a los rayos X y los gamma (radiaciones ionizantes)
En el espectro electromagneacutetico podemos ubicar las radiaciones maacutes comunes
Existen dos tipos de radiaciones ionizantes a) La electromagneacutetica constituida por rayos rayos y rayos U
b) La constituida por partiacuteculas subatoacutemicas (p+ ē nordm)
El caraacutecter ionizante o no ionizante de la radiacioacuten es independiente de su naturaleza corpuscular u
ondulatoria
Las reacciones nucleares tienen relacioacuten directa con nuestra propia existencia sobre la tierra de
hecho el sol que nos ilumina y las demaacutes estrellas del universo obtienen su energiacutea de la
combustioacuten nuclear Por ejemplo en las estrellas los nuacutecleos atoacutemicos chocan continuamente entre
ellos impulsados por altiacutesimas temperaturas las que a su vez pueden mantenerse gracias a la
energiacutea liberada en las transmutaciones nucleares dando lugar a un ciclo que se alimenta a siacute
mismo estos procesos son radioactivos naturalmente pero el hombre ha logrado generar la
denominada radiacioacuten artificial
2 Fuentes de las radiaciones ionizantes
Radiactividad natural Resulta de la inestabilidad intriacutenseca de una serie de aacutetomos
presentes en la Naturaleza (uranio torio etc)
Rayos coacutesmicos (144) la exposicioacuten es mayor en los pasajeros frecuentes de avioacuten y
los que vivimos bajo el agujero en la capa de ozono
Radoacuten (367) Gas procedente del uranio que se encuentra de forma natural en la tierra
Procede de materiales de construccioacuten abonos fosfatados componentes de radioemisores
detectores de humos gas natural en los hogares etc El grado de exposicioacuten al radoacuten
aumenta notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento teacutermico
Radiactividad incorporada en alimentos (89 ) bebidas etc Los crustaacuteceos y
moluscos marinos (mejillones chirlas almejas) la concentran especialmente
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Radiactividad artificial
Procedimientos meacutedicos (radiografiacuteas etc) (222) Son la fuente principal de
radiacioacuten artificial en la poblacioacuten general
Exposicioacuten profesional en el personal que opera material radiactivo
Basura nuclear Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear los hospitales
y los centros de investigacioacuten
Explosiones nucleares Accidentales beacutelicas o experimentales
3 Tipos de emisiones radiactivas
Cuando un nuacutecleo es inestable sufre desintegracioacuten espontaacutenea por lo tanto es un proceso natural
a traveacutes del cual un aacutetomo emite energiacutea a partir del nuacutecleo transformaacutendose en partiacuteculas o en
radiacioacuten electromagneacutetica
Las radiaciones alfa (2He4 ) son aacutetomos de Helio
doblemente ionizados es decir que han perdido sus dos
electrones Por tanto tienen dos neutrones y dos
protones Es la radiacioacuten caracteriacutestica de isoacutetopos de
nuacutemero atoacutemico elevado tales como los del 92Uranio
90Thorio 88Radio y 94Plutonio Dada la elevada masa
de estas partiacuteculas y a que se emiten a gran velocidad
por los nuacutecleos (su velocidad es del orden de 107ms) al
chocar con la materia pierden gradualmente su energiacutea
ionizando los aacutetomos Las partiacuteculas son corpusculares y poco penetrantes pero muy dantildeinas por
su fuerte impacto Se frenan muy raacutepidamente por lo que quedan detenidas con tan soacutelo unos
centiacutemetros de aire o unas mileacutesimas de miliacutemetro de agua por una laacutemina de aluminio de 01 mm
de espesor o una simple hoja de papel La radiacioacuten alfa queda frenada en las capas exteriores de
la piel y no es peligrosa a menos que se introduzca directamente a traveacutes de heridas alimentos
etc
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Las radiaciones beta (0
1e ) son
electrones emitidos a velocidades proacuteximas
a la de la luz Debido a que tienen menor
masa que la radiacioacuten alfa tienen maacutes
poder de penetracioacuten siendo frenadas por
una laacutemina de aluminio de 05 mm De
espesor una laacutemina de acriacutelico en algunos
metros de aire o por 1 cm de agua En el
cuerpo humano pueden llegar a traspasar
la piel pero no sobrepasan el tejido subcutaacuteneo En los tejidos vivos (heridas) pueden introducirse
uno o dos centiacutemetros
Los positrones (0
1e ) son
partiacuteculas con masa despreciable y
carga equivalente a la de un protoacuten Los
positrones que penetran en un medio
sufren inicialmente un proceso de
termalizacioacuten y una posterior
aniquilacioacuten con los electrones del
material
Las radiaciones gamma ( ) son radiaciones
electromagneacuteticas de alta energiacutea capaz de
penetrar profundamente en los tejidos sin
embargo libera menos energiacutea en el tejido
que las alfa o beta Interaccionan con los
aacutetomos y moleacuteculas que se van encontrando a
su paso lo que es mucho maacutes nocivo No se
desviacutean a causa de los campos eleacutectricos o
magneacuteticos (no tienen carga eleacutectrica)
Pueden recorrer cientos de metros en el aire y
son frenadas con espesores de 1 metro de
hormigoacuten o unos pocos cm de plomo por lo que cuando se utilizan fuentes radiactivas que emiten
este tipo de radiacioacuten se debe utilizar blindajes adecuados
Los neutrones proceden de reacciones de fisioacuten o de
reacciones nucleares con otras partiacuteculas Son capaces de
atravesar los tejidos vivos pueden ser detenidos en agua y en
hormigoacuten Se utilizan para producir elementos radiactivos
cuando interaccionan con elementos estables
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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1
6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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2
7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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5
Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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6
El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Radiactividad artificial
Procedimientos meacutedicos (radiografiacuteas etc) (222) Son la fuente principal de
radiacioacuten artificial en la poblacioacuten general
Exposicioacuten profesional en el personal que opera material radiactivo
Basura nuclear Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear los hospitales
y los centros de investigacioacuten
Explosiones nucleares Accidentales beacutelicas o experimentales
3 Tipos de emisiones radiactivas
Cuando un nuacutecleo es inestable sufre desintegracioacuten espontaacutenea por lo tanto es un proceso natural
a traveacutes del cual un aacutetomo emite energiacutea a partir del nuacutecleo transformaacutendose en partiacuteculas o en
radiacioacuten electromagneacutetica
Las radiaciones alfa (2He4 ) son aacutetomos de Helio
doblemente ionizados es decir que han perdido sus dos
electrones Por tanto tienen dos neutrones y dos
protones Es la radiacioacuten caracteriacutestica de isoacutetopos de
nuacutemero atoacutemico elevado tales como los del 92Uranio
90Thorio 88Radio y 94Plutonio Dada la elevada masa
de estas partiacuteculas y a que se emiten a gran velocidad
por los nuacutecleos (su velocidad es del orden de 107ms) al
chocar con la materia pierden gradualmente su energiacutea
ionizando los aacutetomos Las partiacuteculas son corpusculares y poco penetrantes pero muy dantildeinas por
su fuerte impacto Se frenan muy raacutepidamente por lo que quedan detenidas con tan soacutelo unos
centiacutemetros de aire o unas mileacutesimas de miliacutemetro de agua por una laacutemina de aluminio de 01 mm
de espesor o una simple hoja de papel La radiacioacuten alfa queda frenada en las capas exteriores de
la piel y no es peligrosa a menos que se introduzca directamente a traveacutes de heridas alimentos
etc
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Las radiaciones beta (0
1e ) son
electrones emitidos a velocidades proacuteximas
a la de la luz Debido a que tienen menor
masa que la radiacioacuten alfa tienen maacutes
poder de penetracioacuten siendo frenadas por
una laacutemina de aluminio de 05 mm De
espesor una laacutemina de acriacutelico en algunos
metros de aire o por 1 cm de agua En el
cuerpo humano pueden llegar a traspasar
la piel pero no sobrepasan el tejido subcutaacuteneo En los tejidos vivos (heridas) pueden introducirse
uno o dos centiacutemetros
Los positrones (0
1e ) son
partiacuteculas con masa despreciable y
carga equivalente a la de un protoacuten Los
positrones que penetran en un medio
sufren inicialmente un proceso de
termalizacioacuten y una posterior
aniquilacioacuten con los electrones del
material
Las radiaciones gamma ( ) son radiaciones
electromagneacuteticas de alta energiacutea capaz de
penetrar profundamente en los tejidos sin
embargo libera menos energiacutea en el tejido
que las alfa o beta Interaccionan con los
aacutetomos y moleacuteculas que se van encontrando a
su paso lo que es mucho maacutes nocivo No se
desviacutean a causa de los campos eleacutectricos o
magneacuteticos (no tienen carga eleacutectrica)
Pueden recorrer cientos de metros en el aire y
son frenadas con espesores de 1 metro de
hormigoacuten o unos pocos cm de plomo por lo que cuando se utilizan fuentes radiactivas que emiten
este tipo de radiacioacuten se debe utilizar blindajes adecuados
Los neutrones proceden de reacciones de fisioacuten o de
reacciones nucleares con otras partiacuteculas Son capaces de
atravesar los tejidos vivos pueden ser detenidos en agua y en
hormigoacuten Se utilizan para producir elementos radiactivos
cuando interaccionan con elementos estables
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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ina9
a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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1
6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Las radiaciones beta (0
1e ) son
electrones emitidos a velocidades proacuteximas
a la de la luz Debido a que tienen menor
masa que la radiacioacuten alfa tienen maacutes
poder de penetracioacuten siendo frenadas por
una laacutemina de aluminio de 05 mm De
espesor una laacutemina de acriacutelico en algunos
metros de aire o por 1 cm de agua En el
cuerpo humano pueden llegar a traspasar
la piel pero no sobrepasan el tejido subcutaacuteneo En los tejidos vivos (heridas) pueden introducirse
uno o dos centiacutemetros
Los positrones (0
1e ) son
partiacuteculas con masa despreciable y
carga equivalente a la de un protoacuten Los
positrones que penetran en un medio
sufren inicialmente un proceso de
termalizacioacuten y una posterior
aniquilacioacuten con los electrones del
material
Las radiaciones gamma ( ) son radiaciones
electromagneacuteticas de alta energiacutea capaz de
penetrar profundamente en los tejidos sin
embargo libera menos energiacutea en el tejido
que las alfa o beta Interaccionan con los
aacutetomos y moleacuteculas que se van encontrando a
su paso lo que es mucho maacutes nocivo No se
desviacutean a causa de los campos eleacutectricos o
magneacuteticos (no tienen carga eleacutectrica)
Pueden recorrer cientos de metros en el aire y
son frenadas con espesores de 1 metro de
hormigoacuten o unos pocos cm de plomo por lo que cuando se utilizan fuentes radiactivas que emiten
este tipo de radiacioacuten se debe utilizar blindajes adecuados
Los neutrones proceden de reacciones de fisioacuten o de
reacciones nucleares con otras partiacuteculas Son capaces de
atravesar los tejidos vivos pueden ser detenidos en agua y en
hormigoacuten Se utilizan para producir elementos radiactivos
cuando interaccionan con elementos estables
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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ina1
0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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2
7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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5
Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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Paacuteg
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0
E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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4 Representacioacuten del poder de penetracioacuten de las emisiones radiactivas
El poder de penetracioacuten de las partiacuteculas (o capacidad dantildeina) estaacute en directa relacioacuten con la
energiacutea que poseen Las maacutes poderosas son las ionizantes que modifican la estructura de la
materia en la que inciden
5 Causas de la Radiactividad La estabilidad de los nuacutecleos es la clave para
que un nuacutecleo se desintegre y emita radiacioacuten es
decir sea radiactivo No todos los elementos
quiacutemicos son radiactivos para un mismo
elemento sus isoacutetopos pueden ser radiactivos o
no
La proporcioacuten entre neutrones y protones en el
nuacutecleo definen su estabilidad Asiacute mientras maacutes
cercano sea el nuacutemero de neutrones y el nuacutemero
de protones maacutes estable es el nuacutecleo es decir Si
nordmZ tiende al valor 1 en aacutetomos pequentildeos En
aacutetomos grandes si el valor nordmZ se mantiene
entre el valor 153 y 129 el nuacutecleo es estable
El proceso radiactivo ocurre por tres causas
a nuacutecleos de gran masa
b nuacutecleos con exceso de neutrones
c nuacutecleos con exceso de protones
Partiacuteculas alfa Partiacuteculas beta Rayos gamma neutroacuten
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a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
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En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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ina1
3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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4
Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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5
Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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Paacuteg
ina1
6
El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Paacuteg
ina1
7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Paacuteg
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8
Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Paacuteg
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9
Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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Paacuteg
ina2
0
E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Paacuteg
ina9
a) Nuacutecleos de gran masa Aquellos elementos
que presentan un Z mayor que 83 son inestables
y pueden emitir partiacuteculas Ocurre que la fuerza
de repulsioacuten entre los protones del nuacutecleo
supera la fuerza nuclear que mantiene
cohesionado el nuacutecleo Esto hace que sean
radiactivos y que para estabilizarse liberen
partiacuteculas alfa (2He4) cuyo resultado se
denomina transmutacioacuten nuclear El proceso
de desintegracioacuten alfa va acompantildeado de la
emisioacuten de una gran cantidad de energiacutea
procedente del defecto maacutesico producido por lo que la partiacutecula alfa adquiere gran velocidad
del orden de 107ms
Cuya ecuacioacuten general es Ejemplos
4
2
4
2 HeYX A
Z
A
Z
+ Energiacutea EnergiacuteaHeRnRa 4
2
222
86
226
88
MeVThHeU 254234
90
4
2
238
92
b) Nuacutecleos con exceso de neutrones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor mayor a 153 y generan un proceso radiactivo que aumenta el nuacutemero de protones
Dicho nuacutecleo transforma parte de los neutrones en protones no p++ ē
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeAtPo
0
1
226
85
226
84
c) Nuacutecleos con exceso de protones Son aquellos en los cuales la relacioacuten n0Z tiende a un
valor menor a 129 en este caso la estabilizacioacuten del nuacutecleo consiste en la transformacioacuten de
protones en neutrones por desprendimiento de su carga positiva eacutestas partiacuteculas son
llamadas positrones (+1еo) estos poseen la misma masa de los electrones
enp 0
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ina1
0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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1
6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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2
7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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4
Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
Paacuteg
ina1
6
El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Paacuteg
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7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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8
Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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Paacuteg
ina2
0
E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Paacuteg
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0
Cuya ecuacioacuten general es 0
11 eYX A
Z
A
Z
Ejemplo energiacuteaeArK 0
1
40
18
40
19
En ambos tipos de desintegraciones beta se emiten ademaacutes otras partiacuteculas La emisioacuten de un electroacuten va acompantildeada de una partiacutecula llamada antineutrino y la emisioacuten de un positroacuten de un neutrino
Tambieacuten se puede dar la captura K en nuacutecleos con exceso de protones eacutesta consiste en la captura
de un electroacuten sacado generalmente de la capa ˝K˝ de su corteza electroacutenica por parte del
nuacutecleo seguida de la transformacioacuten de un protoacuten en un neutroacuten El resultado final es la reduccioacuten
del nuacutemero atoacutemico en una unidad mientras que el nuacutemero maacutesico permanece invariable Esta
transmutacioacuten va acompantildeada por emisioacuten de rayos ˝X˝
Cuya ecuacioacuten general es
A
Z
A
Z YeX 1
0
1
Radiacioacuten Gamma Son un tipo de radiacioacuten
electromagneacutetica ionizante en forma de fotones
producida en procesos nucleares aniquilacioacuten de
pares partiacutecula - antipartiacutecula o en fenoacutemenos
astrofiacutesicos de gran violencia (0
0 )
Cuya ecuacioacuten general es 0
0
A
Z
A
Z XX
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6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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2
7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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5
Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
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Paacuteg
ina2
0
E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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6 Desintegracioacuten Radiactiva del Uranio Algunos isoacutetopos en particular el Uranio-235 y varios isoacutetopos de los elementos transuraacutenicos
producidos artificialmente pueden desintegrarse mediante un proceso de fisioacuten espontaacutenea en que
el nuacutecleo se divide en dos fragmentos Las mayores fuentes de radiactividad natural se encuentran
en los minerales de Uranio y Thorio
A mediados de 1980 se observoacute una forma de desintegracioacuten uacutenica en la que los isoacutetopos de
Radio 222 223 y 224 emiten nuacutecleos de 14C en lugar de desintegrarse como emisores alfa
Es muy frecuente que el producto (el hijo) de un decaimiento sea a su vez radiactivo generaacutendose
entonces nietos y otros descendientes hasta llegar a uno que sea estable Se habla entonces de
cadenas de decaimiento
Por ejemplo el Uranio-238 se desintegra en una serie hasta llegar al isoacutetopo estable
del plomo el Pb- 206
Elemento Decaimiento Vida media
238U 451 x 109 antildeos
234Th 241 diacuteas
234Pa 118 minutos
234U 248 x 105 antildeos
230Th 76 x 104antildeos
226Ra 162 x 103antildeos
222Rn 382 diacuteas
218Po y 305 minutos
214Pb 268 minutos
218At 13 segundos
214Bi y 197 minutos
214Po 16 x 10-4 segundos
210Tl 132 minutos
210Pb 22 antildeos
210Bi y 50 diacuteas
210Po 1384 diacuteas
206Tl 43 minutos
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7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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7 Vida Media Es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los aacutetomos activos de una cantidad
dada de un elemento radiactivo
Los isoacutetopos de cada elemento radiactivo tienen sus propias vidas medias caracteriacutesticas La
estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media
En general entre maacutes corta sea la vida media de un elemento mayor seraacute su rapidez de
desintegracioacuten y maacutes radiactivo es ese elemento En la siguiente Tabla se muestra la vida media
de algunos isoacutetopos
Por ejemplo
NOMBRE SIacuteMBOLO Z A no uma Abundancia (vida media)
Hidroacutegeno Deuterio Tritio
H1 H2 o D H3 o T
1 1 1
1 2 3
0 1 2
1008 2014 3016
9904 00115 Inestable (1226 antildeos)
Carbono - 11 Carbono - 12 Carbono - 13 Carbono ndash 14 Carbono - 15
C11 C12 C13 C14 C15
6 6 6 6 6
11 12 13 14 15
5 6 7 8 9
11 12 13 14 15
(203 minutos) 989 estable
estable 12 x 10ndash10 (5730antildeos) (25 segundos)
Uranio - 235 Uranio - 238
U235 U238
92 92
235 238
143 146
23500 23805
072 (713 x 108 antildeos) 9927 (449 x 109 antildeos)
La estabilidad de un Isoacutetopo es cuantificada por su vida media 1 uma = 166056 x10-24 gramos
Por ejemplo
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La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
Paacuteg
ina1
6
El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Paacuteg
ina1
7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Paacuteg
ina1
8
Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Paacuteg
ina1
9
Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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Paacuteg
ina2
0
E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Paacuteg
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3
La desintegracioacuten responde a una ley exponencial y no depende de la cantidad inicial de
elemento radiactivo
La ley matemaacutetica de la desintegracioacuten radiactiva es teNN 0
N = nuacutemero de nuacutecleos sin desintegrar
N0 = nuacutemero de nuacutecleos iniciales
t = tiempo transcurrido
Tfrac12 = vida media
λ= constante de desintegracioacuten
El periacuteodo de semidesintegracioacuten Tfrac12 estaacute relacionado con la constante de desintegracioacuten λ
mediante la foacutermula
69302
1 T
La desintegracioacuten radiactiva es notablemente constante y no es afectada por ninguna con dicioacuten externa
Resolucioacuten de ejercicios
1 La vida media del Estroncio Sr90
38 es de 28 antildeos Calcule el tiempo que se necesita para que el
nuacutemero de aacutetomos de estroncio de una muestra disminuya hasta (a) frac14 de su valor inicial (b)
116 de su valor inicial Solucioacuten
En el proceso del caacutelculo de tiempo necesario para reducir el Sr90
38 desarrollamos la siguiente
tabla
Sr90
38 28 antildeos 28 antildeos 28 antildeos 28antildeos
A A2 A4 A8 A16 Por lo tanto
(a) A frac14 es 56 antildeos
(b) 116 = (Afrac12)4 es 112 antildeos
2 El isoacutetopo 131 del iodo es radiactivo y se utiliza en medicina para tratar el caacutencer de
tiroides Si se toma el NaI conteniendo este isoacutetopo iquestCuaacutento tiempo debe transcurrir para
que la actividad disminuya al 5
Dato El T12 I131 = 805 diacuteas
3032log
0
t
N
N
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Paacuteg
ina1
4
Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
0
8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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5
Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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6
El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Solucioacuten
Datos Tfrac12 = 805 diacuteas
No = 1 N = 005 T = iquest
De las ecuaciones 3032
log0
t
N
N y
69302
1 T
0860058
69306930
21
T
Despejando diacuteasN
Nt 8434
1
050log
0860
3032log
3032
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8 Reacciones Nucleares Artificiales Muchos elementos presentan decaimiento radiactivo en forma natural sin embargo es posible
efectuarlas en forma artificial Distinguimos dos tipos de reacciones nucleares artificiales
LA FISIOacuteN
LA FUSIOacuteN
81 La Fisioacuten Es promovida por el impacto de un
neutroacuten sobre el nuacutecleo de un aacutetomo
pesado (como el Uranio)
provocando la divisioacuten de eacuteste en
dos aacutetomos menos pesados o
livianos con la emisioacuten conjunta de
neutrones los cuales provocan la
fisioacuten en cadena de otros aacutetomos
de uranio Este tipo de reaccioacuten
libera energiacutea (200 MeV) que es utilizada en reactores nucleares y en forma descontrolada
en las bombas nucleares
82 La Fusioacuten
Ocurre cuando dos nuacutecleos de aacutetomos livianos se unen formando
un aacutetomo con un nuacutecleo maacutes pesado y maacutes estable Ademaacutes
liberan una gran cantidad de energiacutea
En la praacutectica para acelerar los nuacutecleos y asiacute lograr que estos
sobrepasen las fuerzas de repulsioacuten electroestaacuteticas se utilizan
aceleradores de partiacuteculas o energiacutea teacutermica
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
Paacuteg
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6
El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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0
E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Ejemplos de reacciones nucleares de fusioacuten y fisioacuten
a) Reaccioacuten de fusioacuten de aacutetomos de deuterio con formacioacuten de una partiacutecula alfa
energiacuteaHeHH 4
2
2
1
2
1
b) Reaccioacuten de fusioacuten de helio con nitroacutegeno con formacioacuten de oxiacutegeno
42 He + 14
7 N 17
8 O + 1
1H + Energiacutea
c) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a bario y kriptoacuten
235
92 U + 10 n 139
56 Ba + 94
36 Kr + 3 10 n + Energiacutea
d) Reaccioacuten de fisioacuten de uranio con transmutacioacuten a thorio
238
92 U 234
90 Th + 42 He + Energiacutea
9 Reactores Nucleares
La foto muestra un reactor en operacioacuten se muestra un
brillante destello azulino debido a las partiacuteculas beta
(electrones) que se mueven en el agua eacutesta luminosidad se
conoce como efecto Cerenkov
iquestQueacute es un Reactor Nuclear
Es una instalacioacuten fiacutesica donde se produce mantiene y controla una reaccioacuten nuclear en
cadena
El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942 en dependencias de la
Universidad de Chicago (USA) bajo la direccioacuten del investigador Enrico Fermi
Elementos de un Reactor Nuclear
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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El Combustible Material fisionable utilizado en cantidades especiacuteficas y dispuestas en
forma que permita extraer con rapidez y facilidad la energiacutea generada El combustible en un
reactor se encuentra en forma soacutelida siendo el maacutes utilizado UO2 bajo su forma isotoacutepica de
U- 235
Barras de Combustible contienen Uranio mezclado en Aluminio en forma de laacuteminas
planas separadas a una distancia que permita la circulacioacuten de fluido para disipar el calor
generado
Moderador Los neutrones obtenidos de la fisioacuten nuclear emergen con velocidades muy
altas es necesario disminuir la velocidad de estas partiacuteculas para asegurar la continuidad de
la reaccioacuten en cadena Se disminuye la energiacutea cineacutetica de los neutrones mediante choques
con aacutetomos de otro material Se utiliza como Moderador el agua natural (agua ligera) el
agua pesada el Carbono (grafito) etc
Blindaje En un reactor se produce gran cantidad de todo tipo de Radiaciones las cuales se
distribuyen en todas direcciones Para evitar que los operarios del reactor y el medio externo
sean sometidos indebidamente a tales radiaciones se utiliza un adecuado Blindaje
Bioloacutegico que rodea al reactor y estos son agua plomo y hormigoacuten de alta densidad cuyo
espesor es superior a los 15 metros
10 Tipos de Reactores Nucleares Existen dos tipos de reactores
Los Reactores de investigacioacuten utilizan los neutrones generados en materiales
Los Reactores de Potencia utilizan el calor generado en la fisioacuten para producir
energiacutea eleacutectrica desalinizacioacuten de agua de mar calefaccioacuten o bien para sistemas de
propulsioacuten Existen dos tipos de reactores de potencia de mayor uso en el mundo el
Reactor de Agua en Ebullicioacuten y el Reactor de Agua a Presioacuten
111 Generacioacuten de electricidad
La generacioacuten de electricidad basada en el aprovechamiento de la energiacutea caloacuterica que
se produce por fisioacuten Para este proceso se utiliza Uranio como combustible y agua como
refrigerante En la actualidad el 30 de la energiacutea consumida en Europa es de origen
nuclear
Anaacutelisis comparativo de los costos en la produccioacuten de energiacutea eleacutectrica
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
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7
Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
18
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8
Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
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Paacuteg
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Al 10 de marzo de 2011 estaacuten operativos 442 reactores nucleares con una capacidad
instalada neta de 375001 megavatios seguacuten el Organismo Internacional de Energiacutea
Atoacutemica (OIEA) de Naciones Unidas y otras 65 plantas estaacuten actualmente en etapa de
construccioacuten
Los 442 reactores estaacuten repartidos en 29 paiacuteses Estados Unidos tiene 104
El paiacutes con mayor produccioacuten de energiacutea nuclear es Francia posee 58 reactores y cubre
la mayor cantidad de sus necesidades eleacutectricas 7684
En Ameacuterica Latina los paiacuteses con plantas nucleares son Argentina Brasil Meacutexico y Peruacute
El crecimiento econoacutemico de un paiacutes SIEMPRE va unido al crecimiento de consumo energeacutetico
Paiacutes Operando En Construccioacuten ProdNuclear
Nordm de
Unidades Total MWe
Nordm de Unidades
Total MWe
en 2010
Alemania 17 20339 - - 2585
Argentina 2 935 1 692 619
Beacutelgica 7 5824 - - 5404
Brasil 2 1795 1 - 283
Canadaacute 18 12589 - - 1602
China 13 9572 27 25220 192
Eslovaquia 4 2034 2 - 5429
Espantildea 8 7450 - - 1759
Estados Unidos 104 100582 1 1165 1938
Finlandia 4 2696 1 1600 2894
Francia 59 63260 1 1600 7684
India 20 3782 6 2910 261
Japoacuten 55 47587 1 866 2753
Meacutexico 2 1360 - - 456
Reino Unido 19 10222 - - 1839
Repuacuteblica de Corea 21 17451 5 2880 3534
Rusia 32 21743 11 3639 1797
Suecia 10 9014 - - 4611
Suiza Ucrania
5 15
3220 13107
- 2
- 1900
4003 4809
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
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Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Tabla comparativa de consumos y residuos de Uranio Fuel-oil y Carboacuten para una central
eleacutectrica tipo 1000 MW
COMBUSTIBLE NUCLEAR FUEL-OIL CARBOacuteN
Consumo medio Kwhora
412 mg Uranio 230 gr 380 gr
Consumo Anual 272 toneladas 152 millones de ton
25 millones de ton
Transporte anual 3 oacute 4 camiones 5 petroleros de 300000 ton +
oleoductos
66 barcos de 35000 ton o 23000 vagones
de 100 ton
CO2 millones de toneladas
cero 47 78
SO2 toneladas cero 91000 39800
NO2 toneladas cero 6400 9450
Cenizas de filtros ton cero 1650 6000
Escorias ton cero despreciables 69000
Cenizas volantes ton cero cero 377000
Radiacioacuten gases (Curiosantildeo)
185 0001 002-6
Radiacioacuten liacutequido (Curiosantildeo)
01 cero cero
Radiacioacuten soacutelidos 135 m3 (alta) 493 m3 (media y baja)
cero despreciable
ENERGIacuteA NUCLEAR EN ESPANtildeA Distribucioacuten de potencia instalada y energiacutea producida (2010)
Fuente httpwwwfernandez-ordoneznetweb20110209sistema-electrico-espanol-i-potencia-instalada
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
Aacuterea Ciencias y Tecnologiacutea Asignatura Quiacutemica 2017 Profesora Glenda Torres P
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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Factores que afectan la operacioacuten de producir energiacutea el 15 de marzo del 2010
La energiacutea nuclear
Es la que maacutes electricidad produjo en Espantildea en 2011
Es la que maacutes horas funciona al antildeo no depende del clima
Es estable econoacutemica y asegura el suministro eleacutectrico
Es la que maacutes nos ayuda a no emitir CO2
Otras aplicaciones de la Energiacutea nuclear 2 Industria
a) Accioacuten bactericida b) Accioacuten ionizante b1 Materiales luminiscentes b2 Detectores de humo C) Trazadores
Las posibilidades de aplicacioacuten son praacutecticamente ilimitadas
Transporte de fluidos Estudios de desgaste y friccioacuten
Investigacioacuten de procesos quiacutemicos
Contaminacioacuten ambiental
3 Agricultura Y Alimentos
a Conservacioacuten de alimentos Radurizacioacuten umlPasteurizacioacuten friacuteauml
4 Zootecnia control de Las plagas de insectos 5 Quiacutemica investigacioacuten Fabricacioacuten de Combustibles nucleares etc
6 Medicina Diagnoacutestico y Terapia a) rayos X b) las radiaciones ionizantes y el caacutencer
7 Arqueologiacutea Y Geologiacutea
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E N E R G I A N U C L E A R EN CHILE La Comisioacuten Chilena de Energiacutea Nuclear fue creada el 14 de septiembre de 1965 como una
persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
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la-cchen-en-donacion-de-piel-radio-esterilizada-a-brasilampcatid=116especialesampItemid=2
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persona juriacutedica de derecho puacuteblico Es un organismo de administracioacuten Autoacutenoma del
Estado con patrimonio Propio Se relaciona con el Gobierno a traveacutes de Ministerio de Mineriacutea
y es responsable del desarrollo de la ciencia y la tecnologiacutea nuclear del paiacutes
Chile dispone de dos reactores nucleares de investigacioacuten
1 El Centro de estudios nucleares La Reina (RECH ndash 1) de 5 megawatts teacutermicos cuyo
reactor fue inaugurado el 13 de octubre de 1974 iniciando en esta fecha su primera
reaccioacuten nuclear en cadena sostenida Estaacute orientado a la produccioacuten de radioisoacutetopos
y radio faacutermacos de vida media corta tales como fluacuteor ndash 18 tecnecio-99 Yodo-131
Foacutesforo-32 Iridiondash292 Sodio ndash24 Rubidio - 86 Cromo - 51 Cobre -64 Samario 153
y Holmio - 166
2 El Centro de estudios nucleares Lo Aguirre (RECH ndash 2) de 10 megawatts teacutermicos
Cuya labor consiste en Investigar desarrollar aplicar y difundir el uso de las
radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes aacutereas
industriales con eacutenfasis en Salud y Alimentacioacuten Entre sus principales aplicaciones
se encuentran la conservacioacuten de alimentos esterilizacioacuten de material de uso meacutedico
y tratamiento de materias primas para disminuir la carga microbiana en la industria
farmaceacuteutica cosmetoloacutegica y alimentaria
Chile cuenta con Ley de seguridad nuclear desde 1984 la No 18302 que permite el uso
regulado de la energiacutea nuclear en la cual se contempla un proceso de autorizacioacuten para el
emplazamiento construccioacuten puesta en servicio operacioacuten cierre y desmantelamiento de
las instalaciones nucleares entre ellas las de potencia
Edificio Centro de estudios nucleares Lo Aguirre Centro de estudios nucleares La Reina
Fuente httpwwwcchenclindexphpoption=com_contentampview=articleampid=1279participacion-de-
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