Usos pacíficos de la energía nuclear (primera parte)
Gracias al uso de reactores nucleares hoy, en día es posible obtener importantes cantidades de material radiactivo a bajo costo. Es así como desde finales de los años 40, se produce una expansión en el empleo pacífico de diversos tipos de isótopos radioactivos en diversas áreas del quehacer científico y productivo del hombre.
Agricultura y Alimentación
a) Control de Plagas
Se sabe que algunos insectos pueden ser muy perjudiciales tanto para la calidad y productividad de cierto tipo de cosechas, como para la salud humana. En muchas regiones del planeta aún se les combate con la ayuda de gran variedad de productos químicos, muchos de ellos cuestionados o prohibidos por los efectos nocivos que producen en el organismo humano. Sin embargo, con la tecnología nuclear es posible aplicar la llamada "Técnica de los Insectos Estériles (TIE)", que consiste en suministrar altas emisiones de radiación ionizante a un cierto grupo de insectos machos mantenidos en laboratorio. Luego los machos estériles se dejan en libertad para facilitar su apareamiento con los insectos hembra. No se produce, por ende, la necesaria descendencia. De este modo, luego de sucesivas y rigurosas repeticiones del proceso, es posible controlar y disminuir su población en una determinada región geográfica. En Chile, se ha aplicado con éxito la técnica TIE para el control de la mosca de la fruta, lo que ha permitido la expansión de sus exportaciones agrícolas.
b) Mutaciones
La irradiación aplicada a semillas, después de importantes y rigurosos estudios, permite cambiar la información genética de ciertas variedades de plantas y vegetales de consumo humano. El objetivo de la técnica, es la obtención de nuevas variedades de especies con características particulares que permitan el aumento de su resistencia y productividad.
c) Conservación de Alimentos
En el mundo mueren cada año miles de personas como producto del hambre, por lo tanto, cada vez existe mayor preocupación por procurar un adecuado almacenamiento y manutención de los alimentos. Las radiaciones son utilizadas en muchos países para aumentar el período de conservación de muchos alimentos. Es importante señalar, que la técnica de irradiación no genera efectos secundarios en la salud humana, siendo capaz de reducir en forma considerable el número de organismos y microorganismos patógenos presentes en variados alimentos de consumo masivo.
La irradiación de alimentos es aplicada en Chile en una planta de irradiación multipropósito ubicada en el CENLA, con una demanda que obliga a su funcionamiento ininterrumpido durante los 365 días del año.
Hidrología
Gracias al uso de las técnicas nucleares es posible desarrollar diversos estudios relacionados con recursos hídricos. En estudios de aguas superficiales es posible caracterizar y medir las corrientes de aguas lluvias y de nieve; caudales de ríos, fugas en embalses, lagos y canales y la dinámica de lagos y depósitos.
En estudios de aguas subterráneas es posible medir los caudales de las napas, identificar el origen de las aguas subterráneas, su edad, velocidad, dirección, flujo, relación con aguas superficiales, conexiones entre acuíferos, porosidad y dispersión de acuíferos.
Medicina
a) Vacunas
Se han elaborado radiovacunas para combatir enfermedades parasitarias del ganado y que afectan la producción pecuaria en general. Los animales sometidos al tratamiento soportan durante un período más prolongado el peligro de reinfección siempre latente en su medio natural.
b) Medicina Nuclear
Se ha extendido con gran rapidez el uso de radiaciones y de radioisótopos en medicina como agentes terapéuticos y de diagnóstico.
En el diagnóstico se utilizan radiofármacos para diversos estudios de:
- Tiroides
- Hígado
- Riñón
- Metabolismo
- Circulación sanguínea
- Corazón
- Pulmón
- Trato gastrointestinales
En terapia médica con las técnicas nucleares se puede combatir ciertos tipos de cáncer. Con frecuencia se utilizan tratamientos en base a irradiaciones con rayos gamma provenientes de fuentes de Cobalto-60, así como también, esferas internas radiactivas, agujas e hilos de Cobalto radiactivo. Combinando el tratamiento con una adecuada y prematura detección del cáncer, se obtienen terapias con exitosos resultados.
c) Radioinmunoanálisis
Se trata de un método y procedimiento de gran sensibilidad utilizado para realizar mediciones de hormonas, enzimas, virus de la hepatitis, ciertas proteínas del suero, fármacos y variadas sustancias.
El procedimiento consiste en tomar muestras de sangre del paciente, donde con posterioridad se añadirá algún radioisótopo específico, el cual permite obtener mediciones de gran precisión respecto de hormonas y otras sustancias de interés.
d) Radiofármacos
Se administra al paciente un cierto tipo de fármaco radiactivo que permite estudiar, mediante imágenes bidimensionales (centelleografía) o tridimensionales (tomografía), el estado de diversos órganos del cuerpo humano.
De este modo se puede examinar el funcionamiento de la tiroides, el pulmón, el hígado y el riñón, así como el volumen y circulación sanguíneos. También, se utilizan radiofármacos como el Cromo - 51 para la exploración del bazo, el Selenio - 75 para el estudio del páncreas y el Cobalto - 57 para el diagnóstico de la anemia.
Medio Ambiente
En esta área se utilizan técnicas nucleares para la detección y análisis de diversos contaminantes del medio ambiente. La técnica más conocida recibe el nombre de Análisis por Activación Neutrónica, basado en los trabajos desarrollados en 1.936 por el científico húngaro George Hevesy de Heves, Premio Nobel de Química en 1.944. La técnica consiste en irradiar una muestra, de tal forma, de obtener a posteriori los espectros gamma que ella emite, para finalmente procesar la información con ayuda computacional. La información espectral identifica los elementos presentes en la muestra y las concentraciones de los mismos.
Una serie de estudios se han podido aplicar a diversos problemas de contaminación como las causadas por el bióxido de azufre, las descargas gaseosas a nivel del suelo, en derrames de petróleo, en desechos agrícolas, en contaminación de aguas y en el smog generado por las ciudades.
Industria e Investigación
a) Trazadores
Se elaboran sustancias radiactivas que son introducidas en un determinado proceso. Luego se detecta la trayectoria de la sustancia gracias a su emisión radiactiva, lo que permite investigar diversas variables propias del proceso. Entre otras variables, se puede determinar caudales de fluidos, filtraciones, velocidades en tuberías, dinámica del transporte de materiales, cambios de fase de líquido a gas, velocidad de desgaste de materiales, etc.
b) Instrumentación
Son instrumentos radioisotópicos que permiten realizar mediciones sin contacto físico directo. Se utilizan indicadores de nivel, de espesor o bien de densidad.
c) Imágenes
Es posible obtener imágenes de piezas con su estructura interna utilizando radiografías en base a rayos gamma o bien con un flujo de neutrones. Estas imágenes reciben el nombre de Gammagrafía y Neutrografía respectivamente, y son de gran utilidad en la industria como método no destructivo de control de calidad. Con estos métodos se puede comprobar la calidad en soldaduras estructurales, en piezas metálicas fundidas, en piezas cerámicas, para análisis de humedad en materiales de construcción, etc.
d) Datación
Se emplean técnicas isotópicas para determinar la edad en formaciones geológicas y arqueológicas. Una de las técnicas utiliza el Carbono-14, que consiste en determinar la cantidad de dicho isótopo contenida en un cuerpo orgánico. La radiactividad existente, debida a la presencia de Carbono-14, disminuye a la mitad cada 5.730 años, por lo tanto, al medir con precisión su actividad se puede inferir la edad de la muestra.
e) Investigación
Utilizando haces de neutrones generados por reactores, es posible llevar a cabo diversas investigaciones en el campo de las ciencias de los materiales. Por ejemplo, se puede obtener información respecto de estructuras cristalinas, defectos en sólidos, estudios de monocristales, distribuciones y concentraciones de elementos livianos en función de la profundidad en sólidos, etc.
En el ámbito de la biología, la introducción de compuestos radiactivos marcados ha permitido observar las actividades biológicas hasta en sus más mínimos detalles, dando un gran impulso a los trabajos de carácter genético.
Laboratorio de trazadores
Objetivos
El Laboratorio de Trazadores tiene como objetivos principales investigar, desarrollar y aplicar metodologías para el estudio de procesos naturales, industriales y mineros, en los cuales se pueda utilizar isótopos radiactivos con un beneficio para el proceso, el usuario y el país.
Son objetivos promover el conocimiento y empleo de esta tecnología entre potenciales usuarios y mantener la debida actualización de los conocimientos y los avances logrados en el uso de esta tecnología.
Equipamiento
Con el fin de cumplir lo anterior, el personal profesional y técnico especializado en esta tecnología, hace uso de las instalaciones e infraestructura con que cuenta la CCHEN en el Centro de Estudios Nucleares de la Reina.
En el Reactor Nuclear son preparados los radiotrazadores que se han de utilizar en diversas aplicaciones, los que son transportados a terreno bajo estrictas medidas de seguridad.
Inyección de trazadores en aguas profundas
Se cuenta además con más de 100 m² de Laboratorios; sistemas inyectores portátiles para trazadores sólidos, líquidos y gaseosos; sistemas de detección de radiación y de almacenamiento de datos portátiles y para instalación en línea; etc.
Líneas de Trabajo
El Laboratorio de Trazadores mantiene dos líneas de trabajo principales, la de aplicación de radiotrazadores a procesos industriales y otra de aplicación a procesos naturales.
En la primera se desarrollan técnicas que contribuyen a optimizar y a controlar procesos de la Industria y Minería, y la segunda involucra el estudio de parámetros hidrodinámicos de corrientes de agua naturales superficiales y subterráneas.
Marcado de aguas superficiales con colorantes
La aplicación de radiotrazadores permite determinar distribuciones de tiempos de residencia y sus correspondientes tiempos medios; balances de materia; caudales o velocidades de fluidos en ductos abiertos y cerrados; lugares de filtración o bloqueos en sistemas industriales de tuberías enterradas; filtraciones en embalses y estanques; caudales en corrientes naturales como canales o ríos, y velocidades de napas subterráneas, entre otros.
Laboratorio de irradiaciones
Objetivos
Investigar, desarrollar, aplicar y difundir el uso de las radiaciones ionizantes provenientes de fuentes radiactivas en diferentes áreas industriales, con énfasis en Salud y Alimentación. Entre sus principales aplicaciones se encuentran la conservación de alimentos, esterilización de material de uso médico, y tratamiento de materias primas para disminuir carga microbiana en la industria farmacéutica, cosmetología y alimentaria.
Equipamiento
El Laboratorio consta de cuatro sub-secciones:
- Sala de Irradiaciones: posee dos irradiadores experimentales, las fuentes radiactivas de ellos son el Cesio 137 = 53.430 Ci y el Cobalto 60 = 183 Ci
- Laboratorio Químico
- Laboratorio de Microbiología: la infraestructura de este Laboratorio incluye una sala de preparación de material
- Laboratorio de Evaluación Sensorial
Líneas de Trabajo
1) Asesorías y servicio de irradiación en una variedad de productos, tales como: alimentos, envases, material biológico y de uso médico, materias primas de industrias farmacológica y cosmetológica
2) Control y certificación de las dosis aplicadas en la planta de irradiación multipropósito
3) Uso de la radiación ionizante como medida preventiva en salud pública. Eliminación de Vibrio Cholerae en vegetales frescos
4) Uso de las radiaciones ionizantes como método de esterilazación en injertos óseas
5) Servicio de Dosimetría
Comparación de alimentos tratados con radiaciones ionizantes: Papas 6 meses después del proceso. Frutillas 15 días después del proceso
Laboratorio de producción de radioisótopos y radiofármacos
Objetivos
El Laboratorio de Producción de Radioisótopos y Radiofármacos se encuentra operando en forma rutinaria desde 1.975, desarrollando un programa de producción cuyo objetivo ha sido el de promover las aplicaciones nucleares en los diversos campos de la ciencia y tecnología.
Fundamentalmente, la producción está orientada a aquellos radioisótopos de semiperíodo corto de gran utilización en la medicina, industria, agricultura e investigación científica, tales como Tc 99 m, l 131, P 32, lr 192, Na 24, Rb 86, Cr 51, etc.
En la actualidad el laboratorio produce y distribuye rutinariamente 13 radionucléidos en 26 formas químicas diferentes, así como juegos de reactivos para marcación con Tc 99 m.
Equipamiento
Dispone de un Laboratorio de Producción de Radioisótopos y moléculas marcadas con 8 celdas blindadas, así como Laboratorios Radioquímicos y Bioterio para el desarrollo y control de los mismos. También dispone de un Laboratorio limpio con aire clase 100 para la producción, en ambiente estéril, de los juegos de reactivos (Kits) para marcación con Tc 99 m.
Celdas del laboratorio de producción
Entre los principales equipos del Laboratorio se deben mencionar:
- Liofilizador programable con capacidad para 500 frascos F.T.S. System
- Liofilizador para 150 muestras Labconco
- Cromatógrafo líquido (HPLC) con detectores UV-Visible, radiométrico y electroquímico
- Sistema de espectrometría gamma con detector de Ge(Hp)
- Contador beta Beckman para 100 muestras
- Contador automático gama Packard 5.000
- Contador automático gama Beckman 4.000
- Calibrador de dosis Capintec CRC-30 y CRC-712H
- Cámara de ionización N.P.L
- Equipo para electroforesis
- Equipo para cromatografía en gel
- Equipo de control de esterilidad Steriltest
- Criomicrótomo
- Computador, scanner y software para
- Procesamiento de imágenes
- Rota vapor
Laboratorio de cromatografía
El Laboratorio de Radioquímica del CEN Lo Aguirre cuenta con:
- 6 celdas blindadas de proceso para trabajos con material radiactivo, de 10 cm de espesor de Pb, que tienen implementados los sistemas básicos de iluminación, fuerza, agua y neumático, además del equipamiento específico
- Campana de flujo laminar de 3,0 m·2,2 m·1,2 m; permite un espacio de trabajo limpio y estéril con aire tipo clase 100 (Federal Standard 209 B)
- Cámara de ionización Picker, modelo número 632-507-3
- Cámara de ionización Capintec CRC-10-3
- Computador PC IBM, con tarjeta S-100 emuladora de MCA de Canberra, electrónica asociada y detectores de Ge intrínseco de Canberra, detectores de barrera superficial de silicio para radiaciones Alfa y Beta
- Monitores de radiación continuos de aire
- Detectores de contaminación Alfa, Beta y Gama de pies y manos
Líneas de Trabajo
El Laboratorio, para cumplir su objetivo, desarrolla dos líneas de trabajo:
1. Producción, control y distribución rutinaria de radioisótopos, moléculas marcadas y juegos de reactivos para marcación.
2. Investigación y desarrollo de métodos de producción y control de radioisótopos, radiofármacos y compuestos marcados.
Autor: Giovanny Guillén Bustamante. Venezuela.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)