¿QUE ES LA QUIMICA NUCLEAR?

Química nuclear: trata de radiactividad, procesos nucleares y características

nucleares, radiactivo elementos tales como actinidas, radio y radón junto con la

química asociada al equipo (por ejemplo reactores nucleares) cuáles se diseñan

para realizar procesos nucleares.

https://www.youtube.com/watch?v=XA7zpgctvrY

¿COMO FUNCIONA?

En una colisión entre varios elementos dentro del núcleo de la central. Cuando allí el uranio, torio y plutonio reciben un neutrón se produce un impacto entre ambos, algo que libera energía creando dos neutrones, que a continuación impactarán con dos núcleos atómicos que se volverán a multiplicar y así sucesivamente. En este proceso se genera mucha energía, en forma de calor. Lo que se busca en las centrales es hacer este proceso de forma controlada, por lo que se aplican diferentes procedimientos, usando un material para diluir el material fusionable y disminuir la velocidad de los neutrones, utilizando un material que comúnmente se llama moderador. Con estos dos procesos se puede controlar lo que ocurre en el proceso, pero para que la central nuclear sea efectiva es necesario sacar la energía, para lo que se usa un líquido refrigerante, que también servirá para enfriar el reactor. En el caso de la central de Fukushima el refrigerante usado es agua normal. Esta pasa por el reactor, lo enfría y genera vapor. El vapor transcurre por una serie de turbinas que están conectadas a un generador y ahí es donde se genera la electricidad que después podemos usar --el proceso se repite de forma continua--. Una explicación de esto algo más extendida la podéis leer de mano de Arturo Quirantes, profesor de Física de la Universidad de Granada. Que sucede cuando se produce una fusión del núcleo: Normalmente el reactor funciona a unos 1.200 grados Celsius y hay un riesgo real de fusión cuando se alcanzan los 3.000 grados. La fusión del núcleo se puede producir debido a diferentes causas, principalmente porque la potencia del reactor no pueda ser controlada ya que no se pueda refrigerar correctamente el reactor, ya sea por la pérdida de refrigerante o por la imposibilidad de hacer funcionar el sistema. Esto último es lo que está sucediendo en la central de Fukushima. Cuando se sobrepasa la barrera de temperatura anteriormente mencionada tiene lugar la fusión del núcleo, que se produce cuando el material usado, normalmente uranio, pasa de estar en estado sólido a líquido. Con esto se produciría la destrucción del reactor y lo más grave, un posible colapso de la estructura del edificio --que es lo que sucedió en Chernobyl debido a algo mucho más serio, una explosión del reactor y la posible filtración del material radiactivo al subsuelo (lo que nunca ha ocurrido todavía).

¿EN QUE PUEDE APLICARSE?

Muchos de estos isótopos radioactivos se producen artificialmente para una

aplicación médica específica.

- TERAPIA Los radioisótopos actúan cuando alcanzan una célula tumoral. La

radiación llega al núcleo de la célula e impide que ésta funcione

correctamente. Cuando la radiación daña células sanguíneas, pueden

sobrevenir vómitos, pérdida de cabello y mayor sensibilidad a las

infecciones.

- TRATAMIENTO: Se utiliza radiación gamma para destruir las células

cancerígenas, pero la suficiente como para 185 no dañar los tejidos sanos

de alrededor. Se hace girar en círculo a una fuente radiactiva de cobalto-60

de tal forma que los rayos gamma que desprende convergen en un centro

donde la radiación es mayor. Se coloca al paciente de tal modo que el

tumor esté exactamente en el centro de este círculo. Así evitamos dañar los

tejidos circundantes. Actualmente, el cobalto-60 se sustituye por el cesio-

137 radioactivo, que posee un menor poder de penetración (0,66 MeV) pero

de vida media más elevada (30 años).

- DETECCIÓN - Radioisótopos empleados para diagnósticos. El isótopo

radioactivo se introduce en el cuerpo hasta la zona donde se está

examinando. El isótopo emite radiación gamma del interior al exterior del

cuerpo. La vida media, tiempo necesario para que la cantidad de la

sustancia se reduzca a la mitad, en un radioisótopo es importante. Si es

corta, es difícil la detección, pero si es larga puede perjudicar al cuerpo. El

más conocido es el tecnecio-99, utilizado en exploraciones de huesos. -

Cámara de rayos gamma. Es el aparato principal para la detección. En el

caso de los pulmones, al suministrar material radiactivo al paciente y ser

transportado por la sangre, la cámara permite ver si alguna zona del

pulmón no tiene un riego sanguíneo normal. - Yodo. El isótopo yodo-131 es

fácil de fabricar y es eficaz para tratar tumores del tiroides, pero emite

demasiada radiación beta y gamma para un empleo seguro en

diagnósticos. Ha sido sustituido por el yodo-123 que no emite la radiación

beta más dañina.

- ELIMINACIÓN DE LOS RADIOISÓTOPOS DEL CUERPO. El complejo

EDTA se introduce en el cuerpo con el fin de sustituir el átomo metálico de

una molécula por otro isótopo radiactivo bloqueando su actividad. Esta

sustancia se elimina por vía renal.

- ISÓTOPOS Determinación de la edad mediante carbono-14 Un organismo

vivo mantiene una proporción constante de carbono-14 en relación con el

carbono-12. Se pierde carbono en forma de CO2 o en productos de

desecho orgánico, pero se gana en la ingestión de alimentos. Las plantas

reciben el carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis. Los animales

que se alimentan de vegetales o de otros animales que los hayan ingerido

adquieren carbono. Cuando un organismo muere deja de consumir carbono

de la atmósfera y el carbono-14 que posee en su cuerpo se va

desintegrando según su vida media. Analizando la vida media y la cantidad

inicial y final de carbono que posee un cuerpo, podemos llegar a determinar

la edad de este.

- PROCUCCIÓN DE ENERGÍA NUCLEAR: en centrales nucleares mediante el

uso de material o elementos radiactivos como el uranio-235, Plutonio-

239. Los cuales cuando se produce la fisión hacen calentar agua que emite

vapor y hace girar una turbina que producen electricidad.

- FECHADO de meteoritos, objetos fósiles, vinos. Cadáveres, se ve la

cantidad de isotopos estables obtenidos por decaimiento radiactivo y se

comprueba la edad según la abundancia de estos.

¿QUE MEDIDAS DE SEGURIDAD DEBEN EMPLEARSE?

- Los desechos de las plantas nucleares de energía deben apártese de

contacto humano porque es uno de los problemas de los desechos

radiactivos para la vida larga, la mayoría se encuentran ahora en la

almacenes temporales en las plantas nucleares de energía

- Los desperdicios pueden integrarse a las cadenas alimentarias desde los

desechos atómicos que llegan escapar, ya que entran en las cadenas

alimenticias donde quieran que se depositen. Por ejemplo la leche de la

vaca que ingieren las pasturas contaminadas por la precipitación, ya que

introduce este isotopo a la dieta humana. Al elevar así el nivel de ion yoduro

no radiactivo, se reduciría a la fracción de los iones radiactivos

incorporados por la tiroides.

- Desacuerdo a un estudio que se realizó, es probable que el accidente sea

responsable por 1000 muestras adicionales por cáncer debido a las causas

de los desechos nucleares y contaminación en las cadenas alimentarias.

Los radioelementos en la naturaleza emiten radiación alfa(núcleos de helio)

y beta que son electrones y gamma que también es radiación de alta

energía tipo rayos x. la capacidad de penetración de las radiaciones están

en función del tamaño de las partículas, su carga y la energía con la cual se

emiten. Cada desintegración se puede explicar por una ecuación nuclear en

la cual los números de masa y los números atómicos de cada lado de la

flecha deben esta balanceados.

¿QUE ES RADIACTIVIDAD?

Descubierta por el científico francés Antoine Henri Becquerel en 1896.

https://www.youtube.com/watch?v=xdeHFe53Ick

¿COMO FUNCIONA?

"Descomposición espontánea", esto quiere decir, un nucleído inestable se descompone

en otro más estable que él, a la vez que emite una "radiación". El nucleído que resulta de

la desintegración puede no ser estable, entonces se desintegra en un tercero, con el cual

se puede continuar el proceso, hasta que finalmente se llega a un nucleído estable. Se

dice que los sucesivos nucleídos de un conjunto de desintegraciones forman una serie

radiactiva o familia radiactiva.

¿EN QUE PUEDE APLICARSE?

- DETERMINAR LA EDAD DE RESTOS ARQUEOLÓGICOS: se usa el método del C14. Este

método se basa en determinar la proporción de este isótopo radiactivo en restos

orgánicos de un yacimiento y compararla con la proporción del isótopo en la Naturaleza.

Los seres vivos lo incorporan a su organismo, si son vegetales, en la ingestión de la

clorofila. Una vez que este muere deja de incorporarlo a su organismo dado que el isótopo

no es estable, se va desintegrando con lo que su proporción en el total de átomos de

carbono contenidos en los restos disminuye.

- DETECCIÓN DE DEFECTOS DE FABRICACIÓN como grietas u otros daños sin destruir ni

tener que manipular excesivamente el producto.

-EN LA AGRICULTURA: se utilizan técnicas con sustancias trazadoras para analizar las

funciones de fertilizantes, hormonas, herbicidas, pesticidas, etc.; Con sustancias

radiactivas se pueden producir mutaciones que mejoren cosechas o erradicar plagas.

-EN LA INDUSTRIA: los rayos X y la radiación gamma se usan para la detección de

defectos en fundición y soldadura y la medida de espesores de láminas de los más

variados materiales. Los trazadores permiten el análisis de problemas tales como el

desgaste de los neumáticos de los automóviles, la detección de fugas en tuberías

subterráneas, la determinación de la eficacia de los detergentes, etc. Los experimentos

con trazadores brindan información exacta sobre las condiciones delos equipos

industriales costosos y permiten prolongar su vida útil.

-RADIOGRAFÍA NEUTRÓNICA: Algunas aplicaciones características son las pruebas del

combustible de los reactores nucleares y la detección de metales hidrogenados.

RADIACTIVIDAD EN EL CAMPO DE MEDICINA

- En medicina, la radioactividad es la base de numerosas técnicas y procesos de

investigación, diagnóstico y tratamiento. Dentro del terreno oncológico, la

irradiación con Co60 es fundamental para la curación y paliación de los síntomas

de múltiples tumores.

- A nivel terapéutico, las unidades de cobaltoterapia han sido fundamentales para el

tratamiento radioterápico de múltiples tumores.

- 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.

-

APLICACIONES CLÍNICAS

El objetivo de cualquier tratamiento radioterápico radica en obtener el máximo control

tumoral con el menor daño sobre los tejidos adyacentes al tumor. El ideal sería conseguir

un control tumoral del 100 % frente a un daño mínimo (o nulo) de los órganos sanos que

rodean a las células neoplásicas.

El oncólogo radioterápico se ve a diario en la necesidad de tomar decisiones terapéuticas

donde el binomio riesgo-beneficio debe ser estudiado con precaución. ¿Se quiere obtener

un control tumoral muy elevado con unos efectos secundarios sobre el tejido sano que en

ocasiones pueden ser más letales que el propio tumor?; ¿es preferible no controlar por

completo una población tumoral, pero con menores efectos secundarios sobre el

paciente?

Son muchos los factores a tener en cuenta antes de decidir qué tipo de tratamiento se le

dará al paciente, tales como tipo de tumor, localización, posibilidades de curación, estado

general del paciente, expectativas de vida.

Las características físicas de las unidades de cobalto son:

- Profundidad de dosis máxima = 0.5 cm - Gran penumbra - La curva de apódosis aumenta con el tamaño del campo de tratamiento Tanto las radiaciones y los radioisótopos son usados en medicina como agentes

terapéuticos y de diagnóstico.

La Medicina Nuclear se define como la rama de la medicina que emplea los isótopos

radioactivos, las radiaciones nucleares, las variaciones electromagnéticas de los

componentes del núcleo y técnicas biofísicas afines para la prevención, diagnóstico,

terapéutica e investigación médica.

En el diagnóstico se utilizan radio fármacos para diversos estudios de:

- Tiroides - Hígado - Riñón - Metabolismo

USO DE LA RADIOACTIVIDAD EN RADIOINMUNOANALISIS

Consiste en tomar muestras de sangre del paciente, posteriormente se añadirá algún

radioisótopo específico, el cual permite obtener mediciones de gran precisión respecto de

hormonas y otras sustancias de interés.

Se utiliza también para realizar otra clase de mediciones como: enzimas, virus de la

hepatitis, ciertas proteínas del suero, fármacos y variadas sustancias.

Esta técnica posibilita la realización de un variado número de prácticas de ALTA

COMPLEJIDAD por la técnica de RADIOINMUNOANÁLISIS (RIA), entre ellas:

- Estudio de Tiroides - Estudio de Fertilidad - Estudio de Alergias - Marcadores Tumorales - Marcadores óseos - Esteroides - Entre otras

LA RADIOCIRUGIA ESTEREOTAXICA: La radio cirugía estereotáxica (RCE) consiste en

el tratamiento de afecciones intracraneales mediante el uso de una única sesión de

irradiación a una dosis alta y con una elevada precisión espacial. El término radio cirugía

proviene de los efectos tan dramáticos que produce esta irradiación intensa en volumen

blanco, que equivalen a cambios producidos por un acto quirúrgico.

En la actualidad existen dos formas de llevar a cabo tratamientos de RCE:

Los basados en el uso de rayos gamma de múltiples fuentes radiactivas de Co-60

Þ G-knife

Los basados en el uso de rayos X de alta energía producidos en un Acelerador

Lineal de Electrones Þ X-knife

Para la RCE se emplearon colimadores especiales y sistemas de fijación y localización

comerciales, así como un Sistema Computarizado de Planificación de tratamientos de

estereotáxica, desarrollado por físicos médicos.

EL CICLOTRON: Es un acelerador de partículas de tipo circular que se usa para la

producción de elementos radioactivos que son utilizados por equipos médicos

sofisticados, unos en el diagnóstico médico y otros en radioterapia.

EL CICLOTRÓN MEDICAL: es una máquina que entrega una cierta cantidad de energía a

una partícula (Proyectil) con el propósito de acelerarla, ésta al chocar con un blanco da

lugar a una reacción nuclear para producir elementos radioactivos, los cuales se usan

como un trazador de semiperíodo corto (su duración corresponde a solo horas),

permitiendo la marcación de ciertas sustancias como glucosa, que se utilizan para

diagnósticos clínicos.

En el método directo de acelerar iones a altas energías el ciclotrón permite la aceleración

múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.

APLICACIONES CLINICAS DEL CICLOTRON

Los positrones dirigidos a investigación en patología cerebral y cardiaca. Se puede

focalizar en viabilidad miocárdica en infarto crónico, situación en la que existe un músculo

viable que permite posibilidades de ser revascularizado si se hace al tiempo adecuado.

Las indicaciones más reconocidas en la neurología son la epilepsia y la demencia. Sin

embargo, las aplicaciones en el campo de la oncología han aumentado y son múltiples en

los últimos años. Esto ha llevado a los centros hospitalarios de diversas regiones a

El ciclotrón

Impacto en la salud:

La incorporación de un Ciclotrón en un hospital impacta considerablemente al sector de la

Salud posibilitando la aplicación de una de las herramientas más poderosas en el

diagnóstico de diferentes enfermedades, con una técnica que apunta a la determinación

de una falla metabólica de las células, lo que sucede normalmente en una fase anterior a

la ocurrencia de una diferencia morfológica significativa.

Desde el punto de vista de la salud, el disponer de un acelerador permite a la comunidad

contar con una facilidad para el estudio y desarrollo de nuevos radio fármacos, algunos de

ellos usados como paliativos en enfermedades catastróficas, otros en diagnósticos y otros

en radioterapia. El semiperiodo de los radio fármacos, radioisótopos o materiales

radioactivos es en horas

considerar esta tecnología, (especialmente con flúor-18 deoxiglucosa) como necesaria,

pues puede mejorar la relación costo beneficio en pacientes con cáncer, optimizan la

selección de terapias de alto costo y además evitando cirugías innecesarias en los casos

muy avanzados. En investigación se utilizan diversos marcadores de flujo, metabolismo e

incluso receptores.

La flúor-18 deoxiglucosa o FDG es el radiofármaco más usado en la práctica clínica que

se diagnostica a partir del metabolismo y utilización de glucosa en células tumorales

presentes y activas en un gran número de tumores malignos. La producción de la Flúor

18-Desoxiglucosa permite los estudios de imágenes no invasivas con la técnica PET

(Positrón Emissión Tomography "Tomografía por emisión de positrones), la técnica más

avanzada en el diagnóstico médico de diferentes tipos de cáncer.

EN ONCOLOGÍA EXISTEN VENTAJAS EN LOS ESTUDIOS (PET) RESPECTO DE LAS TÉCNICAS

ANATÓMICAS COMO TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA Y RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

DEBIDO A SU MAYOR SENSIBILIDAD Y ESPECIFICIDAD.

La etapificación de diversos cánceres, la detección de ocurrencias, la respuesta a terapias

en casos ya tratados e incluso en diagnósticos en algunas patologías específicas son las

indicaciones más reconocidas.

Las principales aplicaciones en PET en oncología utilizando FDG son las

siguientes:

Etapificación y detección de Ocurrencia de Cáncer Colorectal

Etapificación de melanoma

Diferenciación de benigno o maligno en nódulo pulmonar solitario

Etapificación de cáncer pulmonar células no pequeñas

Etapificación y recurrencia de linfomas

Etapificación y recurrencia de cáncer de mamas

Tumores de cabeza y cuello

¿QUE MEDIDAS DE SEGURIDAD DEBEN EMPLEARSE?

La vasta experiencia que ha adquirido la industria nuclear en el uso de sustancias radioactivas, ha

permitido a ésta conocer plenamente los peligros que entraña. Un blindaje y una contención

apropiados evitarán la fuga de radiaciones. La clara comprensión de los principios de protección

radiológica y el conocimiento exhaustivo de las propiedades de la radiación que posee la industria

nuclear le permiten diseñar, construir y explotar sus plantas manteniendo en un mínimo la

exposición a las radiaciones que afecta a los trabajadores y el público, de conformidad con las

directrices internacionales. La vigilancia periódica de los trabajadores de la industria nuclear y de

su ambiente de trabajo garantiza, que no se rebasen estos niveles.

Recordemos las estrategias para protegerse de la radiación:

Poner un escudo: en el caso del 131I los primeros días necesitas recluirte

en una habitación plomada. Con 8-9 milímetros de plomo se disminuye el

efecto de la radiación de los rayos gamma un factor 10.

Esperar un tiempo hasta que se vaya desintegrando: si bien en el caso

del 131I si se quedara en la tiroides habría que esperar casi tres meses

para que su actividad disminuyera mil veces, afortunadamente la mayoría

del yodo se elimina rápidamente por la orina. Por este motivo, la orina de

los primeros días tras el tratamiento tendrá que permanecer durante un

tiempo en un contenedor blindado. Unos días después la cantidad de yodo

que nos queda ha disminuido enormemente. Tu médico te indicará,

dependiendo de la dosis, el tiempo recomendable durante el que debes

mantener las medidas de radioprotección.

Reducir el tiempo que se está cerca de la persona irradiada, al salir de la

habitación se emite menos de 40 μSv/h (0,04 mSv/h) medido a un metro

del pecho. Dado que el riesgo para la salud empieza a partir de los 100

mSv, no parece un riesgo excesivo salvo que alargues el tiempo a su lado.

De hecho lo que cualquier persona recibe de forma natural en una hora

está en torno a 0.3 μSv/h, que es significativamente menor.

Alejarse de la persona irradiada. Con esos mismos datos, en el momento

de salida de la habitación plomada, alejarse 2 metros reduciría la dosis de

irradiación de 40 μSv/h a 10 μSv/h y si te alejas a 3m recibirías 4,4 μSv/h,

por tanto, cuanto más distancia más seguro.

Cuidar otras fuentes de radiación. En nuestro caso la radiación beta sigue

haciendo efecto dentro de las células tiroideas durante varios meses pero

el resto del yodo radioactivo del que debemos protegernos y proteger a los

demás, se elimina mediante la orina y los fluidos corporales como la

sangre, saliva, sudor o mucosidad que debes aislar, limpiar o evacuar por

separado, además también se elimina a través de la leche materna al dar

de mamar por lo que debes interrumpir la lactancia si estás en esa

situación para no dañar al bebé.

Sabemos que hay tejidos que tienen más capacidad de absorción, como

los órganos reproductivos por lo que tendremos que evitar las relaciones

sexuales durante un tiempo y engendrar un hijo durante al menos 6

meses, aunque es aconsejable esperar un año después de una dosis

terapéutica.

Por ultimo todas estas medidas hay que extremarlas, multiplicando los

tiempos y las distancias en embarazadas y niños, que son más

vulnerables a la radiación.

Y no olvides que juntas conseguirán minimizar aún más el efecto de la

radiación en los que te rodean. Cada día que pase, la eliminación natural

del radioyodo por la orina, hará que tu irradiación sobre una persona a dos

metros de distancia, durante una hora sea cada vez menos significativa.