viernes, 18 de marzo de 2011

Sympathy for the atom (I)

Como seres evolucionados en un entorno concreto, disponemos de los medios necesarios para desenvolvernos en ese mismo medio. La evolución, por definición, es la economía de la adaptación más adecuada. Por tanto, experimentamos y procesamos estrictamente lo que necesitamos para prevalecer y prosperar en nuestro entorno (vemos las cosas como necesitamos verlas). Por suerte ese proceso ha provocado el efecto colateral de ser conscientes de nosotros mismos, inteligentes, curiosos… Recursos que nos han llevado a desarrollar las herramientas necesarias para poder entender, poco a poco, lo demasiado grande y lo demasiado pequeño: lo que nuestros sentidos no están preparados para captar.

Demócrito, Leucipio y Epicuro sospechaban que la materia no podía dividirse constantemente. Imaginaban que, finalmente, habría que dar tarde o temprano con algo elemental e indivisible: el ladrillo primigenio que conformase todo. Algo a-tomo (literalmente "no divisible"). Aunque recientemente divisible, sus pajas mentales no iban mal encaminadas: es lo más pequeño que podemos encontrar en cualquier elemento químico que mantenga su identidad y sus propiedades.

Me parece lamentable que los medios de comunicación, con esto de Fukushima, se hayan decantado más por el hacer titulares que por conseguir hacer un poco más asequible toda la mística atómica a la que estamos expuestos cada vez que abordan el tema (seguramente porque la profesión del periodista del siglo XXI es, sencillamente, la de hablar de lo que no conoce, ni entiende, ni probablemente le importa o interesa). Podría crucificaros con seis o siete párrafos introductorios insoportables hasta hacer que me odiéis aún más (sobre todo porque la wikipedia es la misma para todos), pero por suerte podemos contar con la desinteresada ayuda de uno de los mejores divulgadores científicos de la historia:



Ahora bien, cómo se extrae energía de los átomos y qué es exactamente la radiactividad. Son conceptos que no nos queda más remedio que asumir, pero que no terminamos de tener muy claro en qué consisten. Como bien ha explicado el señor Sagan, las partículas que conforman los átomos se mantienen unidas por fuerzas que a nuestra escala son francamente despreciables, pero que a unos niveles de masa tan insignificantes resultan titánicas hasta el punto de que sólo resultan vencidas en entornos tan extremos de temperatura y/o presión como el interior de las estrellas.

Cuando las partículas del átomo se recombinan para crear nuevos elementos, se liberan muchas de ellas (como con los muebles del IKEA, que siempre sobra alguna tuerca). También se liberan mediante procesos electroquímicos por la correlación materia/energía y las leyes de la termodinámica, pero esto es otro tema paralelo que no toca (lo menciono para confirmaros que, efectivamente, la lámpara de vuestro salón no posee las condiciones de presión y temperatura del interior del Sol, por si os lo estabais preguntando). Estas partículas conforman la radiación en ondas electromagnéticas (fotones, que son partículas subatómicas no-másicas) y radiación corpuscular (otras partículas másicas con nombres divertidos para ponerle a nuestras mascotas). Todas estas partículas conllevan una energía que define su comportamiento. Los fotones, por ejemplo, son ondas de radio o luz visible si llevan poca energía, o rayos X (o incluso gamma) si van hasta las trancas.

Estas son las “peligrosas” (lo entrecomillo porque lo son sólo para los organismos de células complejas como nosotros; en sí no son ni buenas ni malas, sólo son), las que van a tope, porque al chocar con otros átomos pueden arrancarle algún electrón. Esto hace que el átomo contra el que han chocado deje de tener la misma cantidad de protones y de electrones, y por tanto tenga una carga eléctrica (y estará en su naturaleza recuperar ese electrón que le falta como sea para volver a estabilizar su carga). Estos átomos puteadillos son llamados iones, como los que dispara aquí mi primo el del pueblo en la foto. Si de todos los millones de átomos de los que se componen nuestras células una cantidad significativa se convierten en iones, la célula se va a quedar hecha un higo y va a empezar a funcionar mal (esto es, de un modo MUY simple, el por qué de la relación entre radiación y cáncer). Recordad: sólo la radiación que transporta MUCHA energía es ionizante, y hace falta que sean MUCHAS de estas partículas roba-electrones las que incidan de forma MUY concentrada en un grupo de células concretas para poder dañarlas.

Existe otro modo en el que un átomo puede expulsar esta radiación. Cuando en su núcleo se acumulan más neutrones (y otras cosas) de los necesarios para ser estable, el átomo
se pone ternesco. ¿Y cómo hace para quitarse esas antiestéticas cartucheras cuando su peso empieza a ser excesivo? Pues sudando la panceta. Irradia. (Y lo hace en lapsos de tiempo curiosamente regulares, un reloj natural de aplicaciones evidentes del que podemos hablar en otro post). A estos átomos rellenitos se les llama isótopos. El hidrógeno, que es el elemento que, junto con el helio, conforma el 99% de la materia del universo, es el átomo más simple de todos: un protón y su simpático electrón rondándole. Si al núcleo se le añade un neutrón se convierte en un isótopo (deuterio) más pesado y un poquito más inestable. Si le añadimos otro neutrón más (tritio) la cosa ya se pone más chunga y se vuelve radiactivo. Afortunadamente el hidrógeno es un tipo muy dinámico y le bastan once días para volver a ponerse en forma. Todos estos isótopos, pese a ser más inestables, mantienen sus propiedades químicas. Es decir, se puede obtener agua (H2O) con dos isótopos de hidrógeno y una de oxígeno (con deuterio se hace la comúnmente llamada "agua pesada").

¿Y qué relación tienen los famosos isótopos radiactivos con las plantas nucleares? Pues se usan, no porque sean radiactivos, sino porque son inestables y son fáciles de romper. Fáciles de fisionar. Además, al romperse el átomo, todo ese sobrepeso del isótopo contribuye a que las partículas subatómicas resultantes del garrapiñazo sean más numerosas y más enérgicas. Lo que nos lleva a la siguiente cuestión: el átomo que mayor energía liberará a la hora de romperlo, será el más pesado, longevo y a la vez inestable. Al contrario del hidrógeno, el más pequeño y simple de los átomos, el ideal para conseguir esto es el átomo más gordo y con mayor variedad de isótopos encontrado en la tabla periódica. El uranio.

El uranio se encuentra de forma natural en la Tierra en varios de sus isótopos. El que nos interesa para nuestras centrales nucleares es el que tiene 235 (creo) partículas en su núcleo, porque su estructura hace que con sólo añadirle un neutrón más se desintegre, descomponiéndose en Paladio, Kriptón, Xenón, y otras cosas con nombres igualmente pintorescos. Dependiendo en qué se descomponga el Uranio235 la reacción irradia muchas cosas, entre ellas de uno a siete neutrones que tienen todas las probabilidades de espachurrarse contra otro núcleo de Uranio285 y vuelta a empezar. Es una reacción en cadena terriblemente violenta de la que desprende una cantidad increíble de energía, que en las centrales nucleares se usa para alimentar una turbina de vapor.

Evidentemente, la energía que usamos para hacer que unos cuantos neutrones kamikazes se estrellen a granel contra las barras de combustible de uranio y empezar así la reacción en cadena es insignificante en comparación con la cantidad de energía que se obtiene a cambio. Pero, con el tiempo, el uranio empieza a transformarse en esos otros materiales resultantes de la fisión, cada vez se vuelve menos activo, hasta que se reemplaza por nuevas barras puras. Y, ya digo, no un uranio cualquiera: tiene que ser el isótopo Uranio235, que existe de forma natural mezclado con el resto del Uranio, y se obtiene centrifugando el uranio extraído de las minas. El isótopo de uranio más pesado se separa del más ligero al centrifugarlo. Pese a que uno pueda imaginarse la lavadora de su casa, estamos hablando de centrifugar un metal actínido a nivel atómico, y no unos calcetines de agüita del grifo con ariel: es un proceso tecnológicamente complejísimo y muy costoso. Además, esto no fabrica el Uranio235, sólo lo separa. Es decir, el Uranio no es ilimitado. Y el isótopo 235 menos aún, ya que representa un porcentaje ínfimo.

Ahdmadi, tronco, ¿tú estás seguro que la arielita se usa así?

Separo aquí el post en partes, que me está quedando bastante gordito. La semana que viene terminaré de explicar, no solo cómo, sino también por qué funcionan las centrales nucleares, y abordaré el caso concreto de Fukushima y me hartaré de dar hostias a la raza humana.

2 comentarios:

Illuminatus dijo...

Espero que cites el concepto de masa crítica, ese que tanta risa da en este tema.

pseudosocióloga dijo...

Debo reconocer que, como memoricé el cuadro de los elementos químicos a "hostias"(literales)a la temprana edad de trece años, tengo cierto trauma con la asignatura;así que pese a lo aleccionador de la entrada prefiero comentar el día que escribas del error humano de la central japonesa.No sabes lo que me he acordado de tí y del aniversario de Chernobil estos días.

Pues para no querer comentar me ha quedado un poco largo.En fin, un saludín.