México, fuente de radiosótopos

Divulgación Científica La interacción de la radiación con la materia

México, fuente de radioisótopos Xcaret Jiménez Anaya Sandra Abigail Zamudio Neri Sandra Guzmán Aguirre Luis Gerardo Sánchez Pacheco

DIVULGACIÓN CIENTÍFICA LA INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA Serie de fascículos de divulgación científica sobre la radiactividad, realizados con el apoyo del Proyecto INFOCAB 202119, UNAM.

Ciudad de México, 2020

Se ha decidido dar enfoque del tema en

INTRODUCCIÓN

México ya que es nuestro país originario; Como primer punto se debe entender el

y que se conoce, tiene una gran diversidad

concepto de isótopo y radioisótopo,

en ecosistemas y por lo tanto en

darnos una idea de sus características y

minerales, en los cuales resulta común

saber por qué son tan requeridos.

encontrar radioisótopos.

Aprenderemos qué repercusiones pueden llegar a tener en los seres humanos y en el planeta.

También

conocerás

cuáles

son

los

radioisótopos más codiciados a nivel mundial y cuales están presentes de manera natural en México, al igual que sus

localizaciones

y

procesos

de

extracción para su final producción.

Para terminar se presentarán una serie de aplicaciones que tienen los isótopos radioactivos en la vida cotidiana y de qué manera influye la energía nuclear en México.

En los últimos años los radioisótopos como tema han tomado importancia por sus múltiples empleos en la sociedad actual; los cuales tienen aplicaciones y usos, con sus respectivos pros y contras, en diferentes campos del conocimiento humano.

Pequeños de Origen Cósmico: Estos se

¿QUÉ ES UN ISÓTOPO?

generan

con

la

interacción

de

las

Se entiende por isótopos a los átomos de

moléculas de la

un elemento cuyos núcleos tienen una

radiación de cuerpos cósmicos o del

cantidad diferente de neutrones y, por lo

espacio exterior, algunos elementos que

tanto, difieren en masa, es decir, tienen

se encuentran en este rubro son 7Be, 10Be,

igual número atómico (Z) pero distinto

26Al, 32Si, 36Cl, 36Ar, 39Ar, 81Kr, 85Kr, 129I.

atmósfera con la

número másico (A). Otra manera de explicarlo es, que con el mismo número de

protones,

propiedades

cuenta

con

idénticas

químicas

y

diferentes

¿QUÉ ES UN RADIOISÓTOPO? Los

propiedades físicas.

Estos pueden ser divididos en función de sus periodos radiactivos en:

radioisótopos

son

isótopos

radiactivos que tienen un núcleo atómico inestable (por el balance entre neutrones y protones) y por lo tanto tienen la

Estables: Entre los cuales se encuentran el

propiedad de emitir energía en forma de

He, Li, B, N, S y Cl. Su abundancia indica

radiación ionizante a medida que buscan

que hubieron procesos geoquímicos e

una configuración más estable. La energía

hidrológicos.

liberada al cambiar de forma puede

Conmensurables (osea que pueden ser medidos

o

tener

una

medida

de

comparación): Con respecto a la edad de la

Tierra.Se

pueden

considerar

el

232Th,235U, 238U.

pequeños:

con

aparatos

como

los

contadores Geiger (contador de radiación UVA, aparato para medir la iluminación, campos magnéticos EMF, radiaciones solares o radioactivas) o con una película fotográfica.

Radioactivos con periodos: Radioactivos

detectarse

Cada radioisótopo tiene un periodo de isótopos

que

desintegración

o

vida

media

descienden de isótopos (podría decirse

características. La energía del proceso de

que es una evolución de éstos).

desintegración

nuclear

puede

ser

liberada, principalmente, en forma de

rayos alfa (núcleos de helio), beta

mediante

(electrones

ciclotrones (máquinas complejas que

o

positrones)

o

gamma

(energía electromagnética).

aceleran

reactores partículas

nucleares cargadas

en

y un

espacio vacío, desde el centro hacia fuera ¿CÓMO PODEMOS OBTENER

siguiendo una trayectoria en espiral.

RADIOISÓTOPOS?

Durante el proceso de aceleración, las partículas

cargadas

adquieren

una

La manera en que podemos obtener

energía considerable. Estas interaccionan

radioisótopos son, básicamente, de dos

luego con materiales estables que se

maneras: la primera es encontrándolos

interponen en su camino y a su vez

dentro de minerales para así extraerlos

transforma los materiales estables en

(radioisótopo natural), y la segunda es

radioisótopos útiles).

creándolos (radioisótopo artificial).

RADIACIÓN: EXPOSICIÓN CREACIÓN DE RADIOISÓTOPOS

CONSTANTE

ARTIFICIALES A diario estamos en constante exposición Una de las técnicas empleadas por el

a la radiación, pues recibimos la llamada

hombre para la creación de radioisótopos

“radiación de fondo”, procedente de los

consiste en atacar con un haz de

minerales que se encuentran bajo tierra,

partículas un elemento natural durante

los

cierto tiempo. El haz está formado por

provenientes del sol, y estamos expuestos

proyectiles que al impactar los núcleos

a la radicación hasta cuando consumimos

del átomo del elemento, produce cambios

algún alimento. Esto a causa de los

en él y así finalmente lo hace un elemento

radioisótopos presentes en las diferentes

radioactivo.

fuentes de radiación, y al ser de los

En el campo de la medicina, se emplean los radioisótopos artificiales, producidos

rayos

primeros

cósmicos,

y

más

principalmente

directos,

consideran como primarios.

se

les

Al

desintegrarse

radiactivamente

los

radioisótopos, se crean los secundarios y a

veces

intensas.

producen Uno

de

radiaciones los

más

principales

radioisótopos secundarios es el Radón (Rn-222) que al ser un gas producto de la desintegración de Radio y a su vez de la del Uranio y Torio, resulta muy riesgoso al desintegrarse y a su vez forma isótopos

compuestos no conozcamos o cargar

altamente reactivos.

consigo algún material de este tipo.

De esta manera, tenemos tres principales formas de exposición a la radiación: una externa que es con la simple exposición al

Detalle de las Exposiciones a Radiación

elemento, comúnmente en forma de mineral, esto es más común con el radón que con el uranio o el torio, ya que el aire, de alguna manera bloquea la radiación de éstos últimos; y dos internas, una por

ELEMENTOS RADIOACTIVOS MÁS ABUNDANTES

ingestión y la otra por inhalación (de igual

A nivel mundial los más comunes y

manera, es más común con el radón), ya

codiciados en orden de importancia son el

sea porque el elemento al desintegrarse

Uranio, isótopos 233, 238 y 235; el Torio,

se depositó en nuestros alimentos o a

isótopo 232 (232Th) y el Plutonio,

causa de haberlo inhalado, pues está en

isótopo 239.

todo momento presente en el aire. Esto representa un grave problema a la salud ya que afecta al funcionamiento de los órganos internos y, principalmente, al cerebro.

Por

consecuencia

es

recomendable no hacer de nuestra casa un museo personal de minerales cuyos

En México los radioisótopos que más podemos encontrar son el Uranio y el Titanio.

República,

se

consideran

de

los

yacimiento más importantes, por sus URANIO

cantidades de uranio:

A nivel global, el uranio es realmente uno

1.- Provincia de Sierra Pinta, Sonora.

de los elementos más escasos, pues sólo se encuentra en el 0.0002% de la superficie terrestre. Naturalmente, se le

2.- Provincia de Sierra de Santa Rosa, Sonora.

encuentra combinado con uno o más

3.-

elementos.

Chihuahua.

Los minerales principales que contienen

4.- Provincia de

uranio son los primarios: uraninita,

Durango.

pechblenda y coffinita.

En México, los minerales que contienen uranio, son bastante abundantes, pero sólo algunos son considerados para su explotación económica. Dentro de la

Provincia

de

Sierra

de

Gómez,

La Sierra de la Cal,

5.- Provincia del Área de Vizarrón, Querétaro.

6.- Provincia de la Península de Coahuila.

presentes en condiciones ambientales de

7.- Provincia Pegmatítica de Oaxaca.

8.- Provincia de Santiago Papasquiaro, Durango.

9.-

temperaturas extremadamente bajas.

TITANIO

Provincia

del

Río

San

Juan,

Tamaulipas.

Se encuentra principalmente en arenas costeras y en minas, unido a otros

Aparte de estas, en México hay dos

elementos. En comparación con el Uranio,

regiones con aún mejor potencial de

el Titanio es un elemento fácil de

reserva:

de

encontrar ya que representa el 0.63% de

Aldama, en el estado de Chihuahua, y La

la superficie terrestre. Los isótopos más

Coma, en los estados de Nuevo León y

comunes que presenta el Titanio son el

Tamaulipas, que son las zonas principales

Ti48, Ti47 y Ti46.

La

Provincia

uranífera

de explotación y producción de uranio del país.

Su extracción suele hacerse por el método de Kroll, con el cual, a partir de la

En cuanto a la producción de uranio, se

cloración (a 800°) con presencia de

estima que reservas de entre 15,571 y

carbono se obtiene tetracloruro de titanio

22,700 toneladas del elemento, sólo son

(TiCl4) para después ser reducido con

sujetas a producción entre 8.889 y 11,491

magnesio o sodio (en atmósfera inerte de

toneladas. Actualmente, su producción

argón o helio) para que se refine y

está reservada al SGM (Servicio Geológico

purifique.

Mexicano).

En México no es amplia su presencia, pues

Analizando las zonas uraníferas de la

sólo

República, se obtiene que en estas

yacimientos de rutilo (Ti02) con un 60%

regiones en las que el uranio contenido en

de Titanio en su contenido e ilmenita

los minerales está presente, la mayoría se

(FeTi03) con un 31.6%. En los años

encuentran en ambientes hidrotermales,

sesentas se comenzó la explotación de

en los cuales las temperaturas son de

este material en Oaxaca. El principal

medias a bajas, y muy pocas están

yacimiento está ubicado en Chiapas, en la

se

encuentran

unos

pocos

Sierra Madre de Chiapas y a sus costas en

Pacífico. Principalmente en la región de

investigación, un 9% para la industria y el

Soconusco.

89% restante para la medicina.

De igual manera se pueden encontrar,

➢ MEDICINA

pero en menor cantidad, en Oaxaca,

Existen alrededor de 1 800 radioisótopos,

Tamaulipas, Baja California y Durango.

de los cuales, aproximadamente 50 se

Lo podemos encontrar, principalmente,

usan en medicina. Por ejemplo en:

en aleaciones ligeras (ya que no se

Identificación de vasos sanguíneos

desgastan

bloqueados: se utiliza un isótopo del

fácilmente, son fuertes y

resistentes

a

la

corrosión);

pueden

tecnecio (99mTc).

utilizarse para la fabricación de turbinas, escapes, alas y conductos de aire caliente.

Esterilización de materiales:

También se utilizan frecuentemente para

Fármacos: También se conoce como

blindajes,

radiofármacos y son utilizados para

buques

de

guerra,

naves

espaciales (cápsulas de los cohetes),

terapias

misiles y armas de fuego.

enfermedades. Se llegan a utilizar un a

Así

mismo,

es

empleado

para

la

elaboración de envases y tubos, y para intercambiadores de calor en las plantas

o

la

identificación

de

inmensa variedad de radioisótopos con respectivas

combinaciones,

entre

los

cuales podemos encontrar el 99Mo 99Tc a

de desalinización (que convierten el agua

base de geles de zirconio, titanio y

de mar en agua potable), debido a que no

magnesio;

es corrosivo.

Elaboración de materiales: tales como sillas, implantes dentales, instrumentos quirúrgicos. Se emplea titanio (Ti)

USOS Y APLICACIONES DE LOS RADIOISÓTOPOS En México el 2% de los recursos invertidos en el ámbito se van para

➢ ELECTRÓNICA. Suele emplearse el Torio (Th) ➢ INDUSTRIA EN GENERAL Aislantes térmicos: suelen utilizarse isótopos de potasio (K).

IND. Metalúrgica: Torio (Th).

EL URANIO COMO FUENTE DE

➢ ARQUEOLOGÍA

ENERGÍA

Conocer edades de las eras geológicas: Haciendo una comparación entre el

Se emplea el C14, U

carbón y el uranio en referencia a la ➢ PRODUCCIÓN

DE

ENERGÍA

ELÉCTRICA (ENERGÍA NUCLEAR)

producción de energía, se ocupan 16 millones de toneladas de carbón para

Se obtiene cuando se altera la estructura

producir la misma electricidad que si se

interna de los átomos (podría decirse que

usaran mil toneladas de uranio, lo que

creando radioisótopos) ya sea por fisión

hace más eficiente al último y a nivel

nuclear o fusión nuclear (como la que

económico, es más rentable la producción

produce el sol). Como aún no se ha

de uranio para su posterior uso en

encontrado la forma segura de hacerlo

generación de energía eléctrica. Su costo

por fisión nuclear se acude a la fisión

promedio es de 1.76 dólares por kWh,

nuclear, la cual consiste en separar a los

mientras que para el carbón es de 2,47

átomos de un elemento y de esta manera

dólares por kWh.

crear otros más pequeños, que a su vez liberan una gran cantidad de energía.

Posterior a su producción, se puede tomar al uranio como combustible para generar energía eléctrica. A partir de esto,

en México se abre la primera Central

nuclear es una forma de producción

Nuclear en 1990, “Laguna Verde”, ubicada

alternativa para la generación de energía

en el municipio de Alto Lucero, Veracruz.,

eléctrica al no generar CO2, junto con la

la cual cuenta con dos reactores: La

eólica y solar; pero por otro lado tenemos

Unidad I, y La Unidad II. La carga inicial

el lado político-económico que dice que

de combustible por reactor es de 444

en este gobierno (2018-2024) no se

ensambles; 92 toneladas de combustible

piensa incluir el sector nuclear para las

(UO2).

mejoras pero sí para realizar más

La energía generada por esta central, representa

un

ahorro

anual

en

combustóleo por unidad de alrededor de 1,096,000 metros cúbicos (6,895,000 barriles), aportan el 3.6% al suministro total de energía.

investigaciones

para

comprobar

su

seguridad, ya que uno de los principales topes para el mejoramiento de la energía nuclear es la inseguridad que se siente por parte de la población y autoridades por los casos que se han dado a conocer de Chernóbil y Fukushima, pues se toman en cuenta junto con los residuos que la planta

PROBLEMAS EN MÉXICO CON LA ENERGÍA NUCLEAR Uno de los problemas que se presentan en México es la inconsistencia de actividades que se han presentado en la única planta nuclear existente en el país, Laguna Verde ubicada en Veracruz, las cuales la BBC ha reportado, y estadísticas muestran que sólo abastece alrededor del 4% de la energía eléctrica nacional.

También tenemos opiniones encontradas.

Por un lado tenemos que la energía

produce

(aunque

según

el

gobierno hay un organismo que se encarga de dichos residuos).

Se tienen pensado proyectos de plantas nucleares en México, por lo menos otras dos, pero su ejecución se haría hasta entre el 2026 y el 2030; y también se piensa seguir con la producción normal de energía por parte de la planta Laguna Verde, pues ya está avalada su actividad por un organismo internacional, declara Manuel Bartlett Díaz en una rueda de prensa del actual presidente.

investigación de diferentes radioisótopos

CONCLUSIONES

que puedan ser utilizados en diferentes Los

isótopos

radiactivos

son

muy

cotizados a nivel mundial por sus múltiples aplicaciones. México cuenta con un basto suministro de uranio que podría ser utilizado para la generación de energía eléctrica y así abastecer la creciente demanda de energía a nivel nacional. Por otro lado puede abastecer de energía al país y en caso de existir sobreproducción,

exportar

y

vender

productos o minerales de uranio a otros países (con fines no bélicos por orden legal de acuerdos que el país tiene con organizaciones mundiales). Esto podría favorecer de manera económica al país. A su vez podría invertirse un poco más a la

campos de aplicación.

Uno de los factores que detienen este desarrollo

de

la

elaboración

de

radioisótopos es el poco conocimiento que se tiene sobre la forma en que se debe extraer estos material sin que haya algún

impacto

devastador

en

los

ecosistemas de donde se hallan, ya que se encuentra a niveles poco superficiales y por

lo

tanto

deben

emplearse

maquinarias que generarían un gasto, pues pertenecen a capital extranjero, y causarían lo que se busca evitar.

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https://desayunoconfotones.org/2014/02/26/minerales-y-rocas-radiactivos/

Los autores agradecemos a la Lic. Leticia González González por el diseño del logo de este proyecto.

Ciudad de México, 2020.