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Considerado por Guinness World Records como el elemento más peligroso por su potencial uso en bombas atómicas, el plutonio es uno de los elementos más intrigantes de la tabla periódica.
A pesar de su notoriedad, es extremadamente raro en la naturaleza, lo que hace difícil encontrarlo de forma natural. Su peligrosidad, según una investigación realizada por el equipo de Click Petróleo y Gás, está influenciada por diversos factores como dosis, concentración, solubilidad, tamaño, forma de contacto, tiempo y frecuencia de exposición, además de la sensibilidad individual a la sustancia.
Las características del plutonio
El plutonio, simbolizado por «Pu» y con número atómico 94, tiene 94 protones en su núcleo. Este elemento metálico se presenta en estado sólido a temperatura ambiente y puede existir en varias formas diferentes llamadas alótropos.
La forma más común es el plutonio-239. Conocido por sus propiedades nucleares, el plutonio tiene un núcleo inestable capaz de sufrir fisión nuclear.
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Esta característica es crucial en la industria nuclear, donde el plutonio-239 se utiliza como combustible en reactores nucleares. Sin embargo, su uso en armas nucleares plantea serias preocupaciones globales de seguridad y no proliferación nuclear.
Historia y descubrimiento del plutonio
Descubierto en 1940 por un grupo de científicos liderados por Glenn T. Seaborg y Ralph A. James en la Universidad de California, en los Estados Unidos, el plutonio fue sintetizado al bombardear uranio-238 con neutrones en un acelerador de partículas.
El elemento fue nombrado en honor al planeta enano Plutón, descubierto en 1930. Este descubrimiento marcó un momento significativo en la historia, ya que posibilitó el desarrollo de la tecnología nuclear y tuvo profundas implicaciones durante la Segunda Guerra Mundial, contribuyendo a la producción de las primeras armas nucleares. El impacto del elemento en la ciencia y en la historia moldeó significativamente el curso de la energía nuclear y los eventos del siglo XX.
Producción y extracción del elemento
A diferencia de otros minerales, el elemento no se extrae directamente de la Tierra. Al ser un elemento transuránico, se produce artificialmente en reactores nucleares o aceleradores de partículas.
Para producir plutonio, según las fuentes consultadas, generalmente se bombardea uranio-238 con neutrones, transformándolo en uranio-239.
Este isótopo es inestable y rápidamente se convierte en plutonio-239 mediante emisión beta, convirtiéndose en el isótopo más común y útil del plutonio.
Reprocesamiento nuclear: separación del plutonio
La separación del plutonio del uranio, conocida como reprocesamiento nuclear, es un proceso complejo que involucra varias etapas. Un método común es la extracción por solvente.
Primero, se disuelve el combustible nuclear irradiado, que contiene tanto uranio como plutonio, en ácido nítrico, transformando el material sólido en una solución líquida.
A continuación, se utiliza una sustancia orgánica extrayente que tiene afinidad por el plutonio, extrayéndolo selectivamente de la solución.
La solución orgánica que contiene plutonio se separa y se somete a un proceso de «scrubbing», donde el elemento se convierte de su estado oxidado a un estado reducido, generalmente con la adición de hierro metálico.
El plutonio reducido se precipita como óxido de plutonio y pasa por un proceso de purificación para eliminar impurezas restantes, siendo finalmente convertido en una forma adecuada para su uso, como óxido o metal de plutonio.
Aplicaciones del plutonio en la ingeniería
El plutonio tiene varias aplicaciones en la ingeniería, siendo la más significativa en la producción de electricidad en reactores nucleares.
El plutonio-239 se utiliza como combustible, donde la fisión nuclear libera una gran cantidad de energía térmica, convertida en electricidad. El plutonio-238 se emplea en Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos (RTGs), proporcionando energía eléctrica en misiones espaciales de larga duración, como sondas espaciales y rovers.
A medida que el plutonio-238 decae, genera calor, convertido en electricidad. Un ejemplo histórico de su uso es la «Fat Man», la bomba nuclear que devastó Nagasaki durante la Segunda Guerra Mundial.
Además de estas aplicaciones, algunos isótopos de plutonio se utilizan en pruebas no destructivas para inspeccionar la integridad de materiales, como soldaduras en estructuras metálicas, a través de técnicas de radiografía industrial.
Debido a su radiactividad, el plutonio permite la detección de fallas ocultas en materiales sin necesidad de destruirlos. También se utiliza en medidores de espesor por radiación, garantizando precisión en el grosor de materiales en procesos industriales, como en la producción de láminas metálicas.
El Plutonio en Brasil
En Brasil, el uso del plutonio está estrechamente ligado a los esfuerzos del país por desarrollar y mantener un programa nuclear robusto. La Comisión Nacional de Energía Nuclear (CNEN) regula todas las actividades nucleares en el país, incluyendo la producción y el uso del elemento.
Brasil cuenta con reactores nucleares de investigación y energía, como los de Angra 1 y Angra 2, donde se aplican tecnologías nucleares avanzadas. Aunque el plutonio-239 se produce a pequeña escala con fines de investigación, el país no cuenta con un programa de armas nucleares, comprometiéndose con la no proliferación nuclear.
Brasil también participa en acuerdos internacionales que promueven el uso pacífico de la energía nuclear, siendo signatario del Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares (TNP).
Según la CMEM, la investigación con plutonio en Brasil se centra principalmente en áreas como medicina nuclear, generación de energía y desarrollo de nuevas tecnologías para el tratamiento de residuos nucleares. En este sentido, la entidad afirma que estos esfuerzos son parte del compromiso del país por utilizar la tecnología nuclear de manera segura y eficiente, contribuyendo al avance científico y tecnológico.
A continuación, puedes consultar las fuentes consultadas para la realización del artículo:
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