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136 de 136 términos
A
actividad
Activity (A). El número de desintegraciones por segundo de una muestra, A = λN. Depende tanto de cuánto material hay como de lo deprisa que se desintegra, así que actividad alta y vida larga son incompatibles: un plátano tiene 7,6 × 10¹⁷ núcleos de potasio-40 y sólo 13 Bq de actividad, porque su semivida es de mil millones de años. I.1
actínido
Actinide. Los elementos del torio en adelante, con Z de 89 a 103. En el combustible gastado los que importan son los transuránidos —plutonio, americio, curio—, unos 280 kg por gigavatio eléctrico y año. Son poco activos precisamente porque duran mucho, y son los que llevan la radiotoxicidad del residuo hasta el orden de 10⁵ años. I.1
alcance
Range (R). La distancia que recorre una partícula cargada antes de quedarse sin energía. No es estadístico: tiene un valor definido. La alfa del polonio-210 recorre unos 4 cm de aire y 34 µm de tejido; la beta del tritio, 5,5 µm. Como la normativa define la dosis en piel a 70 µm de profundidad, ninguna de las dos llega a las células vivas: un emisor alfa es inofensivo por fuera y lo peor de todo por dentro. I.2
almacenamiento geológico profundo
Deep geological repository. Devolver el combustible gastado a cuatrocientos o quinientos metros bajo tierra, en una formación estable y dentro de contenedores diseñados para durar más que cualquier institución humana. En el mundo hay uno construido para combustible civil: Onkalo, en Finlandia, excavado en granito a 400–450 m para 6500 toneladas de uranio, con cápsulas de cobre y arcilla de bentonita. I.3
accidente de pérdida de refrigerante
Loss-of-coolant accident (LOCA). El accidente de referencia del diseño de un reactor de agua: se pierde el refrigerante y el núcleo queda al descubierto, no porque la fisión siga, sino porque el calor residual no para. Con 3000 MW térmicos y 250 toneladas de agua, el margen desde la primera hora es de 4,35 horas. Es lo que ocurrió en Three Mile Island por una válvula que no cerró y en Fukushima por quedarse sin bombas. I.3
análogo natural
Natural analogue. Un sistema geológico que ha reproducido por su cuenta, y durante tiempos imposibles de simular, lo que se quiere predecir con un modelo. Oklo es el del almacenamiento de residuos: sus actínidos y la mayoría de sus productos de fisión se movieron pocos metros en 1700 millones de años sin ninguna barrera de ingeniería. Valida un modelo de migración, no un emplazamiento concreto. I.4
B
becquerelio
Becquerel (Bq). Una desintegración por segundo — la unidad SI de actividad, y una unidad diminuta: un adulto lleva unos 4400 Bq de potasio-40 de fábrica. Mide la fuente, no el daño: los mismos 1000 Bq son 0,018 µSv de tritio o 1200 µSv de polonio-210, un factor 66 700 que ningún contador Geiger distingue. I.1
braquiterapia
Brachytherapy, de brachys, «corto». Llevar la fuente hasta el tumor en vez de irradiar desde fuera, para aprovechar la ley del inverso del cuadrado: a 1 cm frente a 5 cm hay un factor 25. Semillas de ¹²⁵I implantadas en la próstata entregan 145 Gy en meses; una fuente de ¹⁹²Ir de unos 370 GBq entra por un catéter, se queda minutos y se retira. I.2
barra de control
Control rod. Barra de material muy absorbente —boro, cadmio, hafnio— que se mete en el núcleo para quitar reactividad; el boro-10 tiene 3840 b de sección eficaz de absorción. Un disparo de emergencia las suelta por gravedad y detiene la fisión en menos de dos segundos, lo que no detiene el calor residual. Las del RBMK llevaban un desplazador de grafito en la punta que, al empezar a bajar, añadía reactividad. I.3
barrera de Coulomb
Coulomb barrier. La energía que hay que vencer para que dos núcleos con carga se toquen, V = Z₁Z₂e²/4πε₀r, con 1,44 MeV·fm como constante práctica. Para dos protones a 2,41 fm vale 598 keV, que son 442 veces la energía térmica del centro del Sol: clásicamente la fusión estelar sería imposible, con una probabilidad de 10⁻¹⁹². I.4
C
curio
Curie (Ci). La unidad antigua de actividad, definida como la de un gramo de radio-226: 3,7 × 10¹⁰ Bq exactamente por convenio. Recalculado con la semivida moderna del radio, 1600 años, sale 3,66 × 10¹⁰ Bq — la definición histórica acertó al 1 %. Sigue viva en la literatura médica e industrial estadounidense. I.1
captura electrónica
Electron capture (EC). Un núcleo se traga un electrón de su propia corteza, convirtiendo un protón en neutrón y emitiendo un neutrino. Compite con la desintegración β⁺ y a veces es la única vía posible. Es como el níquel-56 se convierte en cobalto-56 (6,08 días, 2,13 MeV) y éste en hierro-56 (77,2 días, 4,57 MeV), la cadena que da su curva de luz a las supernovas de tipo Ia. I.1
coeficiente de dosis
Dose coefficient, e(g). Los sieverts de dosis comprometida que produce cada becquerelio incorporado, tabulados por la ICRP para cada radionúclido, vía de entrada y edad. No se calcula con una fórmula: sale de un modelo biocinético completo. Por ingestión en adultos va desde 1,8 × 10⁻¹¹ Sv/Bq del tritio hasta 1,2 × 10⁻⁶ del polonio-210. I.1
coeficiente de atenuación
Attenuation coefficient (µ). La probabilidad por unidad de camino de que un fotón interaccione, en cm⁻¹. Un haz de fotones no se acorta, se adelgaza: I = I₀e^(−µx). Se tabula dividido por la densidad, µ/ρ, en cm²/g, porque así depende sólo del material y no de su estado: NIST publica la tabla de referencia (Hubbell y Seltzer, 2004). I.2
capa hemirreductora
Half-value layer (HVL). El espesor que deja pasar la mitad de la radiación, x½ = ln 2/µ. Diez capas dividen por 1024, igual que diez semividas. En plomo vale 0,026 cm para los 140 keV del tecnecio-99m, 0,55 cm para los 662 keV del cesio-137 y 1,04 cm para el cobalto-60 — de haz estrecho; los valores de diseño de blindaje son un 15–20 % mayores por el factor de acumulación. I.2
coeficiente nominal de riesgo
Detriment-adjusted nominal risk coefficient. El riesgo por unidad de dosis en el que descansan todos los límites legales: 5,5 % por sievert de cáncer más 0,2 % de efectos hereditarios para el conjunto de la población, y 4,2 % en total para trabajadores adultos (ICRP 103, tabla 1). Sale sobre todo del estudio de los supervivientes de Hiroshima y Nagasaki, dividido por un factor 2 de dosis y tasa de dosis. I.2
concentración equivalente de equilibrio
Equilibrium equivalent concentration (EEC). La concentración de radón que, en equilibrio con sus hijos, daría la misma energía alfa potencial que la mezcla real: EEC = C·F. Es la magnitud con la que se calcula la dosis. Un Bq/m³ de EEC equivale a 5,56 × 10⁻⁶ mJ/m³ de energía alfa potencial, y 3700 Bq/m³ de EEC son un «nivel de trabajo» (WL) de la literatura minera. I.2
coeficiente de dosis del radón
Radon dose coefficient. Los milisieverts por unidad de exposición a energía alfa potencial. No es calculable: sale de un modelo completo del pulmón o de la epidemiología de los mineros. Y no hay uno solo: ICRP publicó en 2017 unos 3 mSv por mJ·h·m⁻³ (≈ 10 mSv/WLM) y UNSCEAR mantiene 9 nSv por Bq·h·m⁻³ de EEC. Se diferencian en un factor 1,9, y esa revisión explica que el fondo natural mundial pasara de 2,4 a 3,0 mSv/a. I.2
captura radiativa
Radiative capture, reacción (n,γ). Un núcleo se traga un neutrón y emite un gamma, sin fisionar: el neutrón queda perdido para la cadena. Es lo que hace el hidrógeno del moderador con 0,332 b, el uranio-238 con 2,68 b, y lo que convierte al uranio-238 en plutonio-239 tras dos desintegraciones beta. Un moderador se elige, sobre todo, por lo poco que captura: el deuterio lo hace 640 veces menos que el hidrógeno. I.3
criticidad
Criticality. El estado k = 1, en el que la reacción en cadena se sostiene sin crecer ni apagarse. Contra lo que sugiere la palabra, no es un estado peligroso ni límite: es el estado normal de un reactor en marcha, mantenido durante los dieciocho meses de un ciclo de combustible. Lo peligroso no es estar crítico, sino cruzar la criticidad pronta en ρ = β = 650 pcm. I.3
criticidad pronta
Prompt criticality. El estado ρ ≥ β en el que la cadena se sostiene sólo con los neutrones prontos y los retardados dejan de contar. El tiempo de generación se desploma de 0,085 s a 10⁻⁴ s: con 100 pcm por encima del dólar, la potencia se multiplica por 22 000 en un segundo. Ninguna barra cae tan deprisa, y es lo que le ocurrió al reactor 4 de Chernóbil. I.3
coeficiente de huecos
Void coefficient. Lo que le pasa a la reactividad cuando se forma vapor en el refrigerante. En un reactor de agua ligera es fuertemente negativo, porque el vapor es agua que ha dejado de moderar. En un RBMK, donde el grafito modera y el agua sólo absorbe, el signo se invierte: valía más de cuatro dólares positivos en las condiciones del accidente de 1986. I.3
calor residual
Decay heat. La potencia que un reactor sigue produciendo tras la parada, por la desintegración de los productos de fisión que ya tiene dentro: unos quince de los 193 MeV recuperables de cada fisión llegan tarde. Vale el 6 % de la nominal un segundo después de parar, el 1,03 % a la hora y el 0,46 % al día — 181, 31 y 14 megavatios en un reactor de 3000 MWt. No tiene interruptor, y es la causa de fondo de Three Mile Island y de Fukushima. I.3
combustible gastado
Spent fuel. Lo que sale del reactor tras cuatro o cinco años, y que pese al nombre sigue siendo uranio en un 93,4 %, todavía al 0,8 % de uranio-235 —más rico que el natural—. El resto son 1,15 % de plutonio, 0,14 % de actínidos menores y 5,31 % de productos de fisión. Un reactor de 1000 MWe descarga 22 toneladas al año, de las que 283 kg son transuránidos. I.3
contención
Containment. El edificio estanco de hormigón armado con forro de acero que rodea al reactor y es la última barrera antes del exterior. Su eficacia se mide con un solo número: en Three Mile Island se fundió el 45 % del núcleo y salieron 481 PBq de gases nobles pero sólo 555 GBq de yodo-131, una proporción de 870 000 a 1, porque el agua del edificio retuvo todo lo químicamente activo. El RBMK de Chernóbil no tenía. I.3
cadena protón-protón
Proton–proton chain (pp chain). La secuencia de reacciones que convierte cuatro protones en un helio-4 y que produce el 99 % de la energía del Sol. Su primer paso, p + p → d + e⁺ + ν, exige que un protón se convierta en neutrón por interacción débil, y eso lo hace lentísimo: un protón del núcleo solar espera del orden de 10¹⁰ años antes de fusionarse. Libera 26,73 MeV por helio formado, de los que 0,53 se van con los neutrinos. I.4
ciclo CNO
CNO cycle. Ruta alternativa de fusión del hidrógeno en la que el carbono, el nitrógeno y el oxígeno actúan de catalizadores y salen intactos al final. Su paso lento es la captura de un protón por el ¹⁴N, con siete cargas enfrente, así que depende muchísimo más de la temperatura que la cadena pp: va como T^19,6 frente a T^3,8. En el Sol aporta el 1,1 % de la energía (medido por Borexino en 2020); por encima de unas 1,3 masas solares es el motor principal. I.4
circón
Zircon (ZrSiO₄). El mineral que hace posible la datación uranio-plomo: al cristalizar acepta uranio en el hueco del circonio y rechaza el plomo, así que nace con el contador a cero. Además es durísimo, químicamente inerte y no pierde su plomo por debajo de unos 900 °C, de modo que sobrevive a que su roca se funda y se vuelva a sedimentar. El más antiguo conocido, en Jack Hills (Australia), da 4404 millones de años. I.4
curva concordia
Concordia curve (Wetherill). El lugar geométrico de los pares (²⁰⁷Pb/²³⁵U, ²⁰⁶Pb/²³⁸U) que corresponden a una misma edad, con cada coordenada igual a e^(λt) − 1. Un cristal que ha estado cerrado cae sobre ella; uno que perdió plomo cae por debajo, y la recta que unen los puntos discordantes corta la curva en dos sitios que dan la edad de cristalización y la del episodio que le hizo perder el plomo. A 4404 Ma los dos cocientes valen 0,980 y 75,5. I.4
constante de estructura fina
Fine-structure constant (α = e²/4πε₀ℏc ≈ 1/137,036). El número adimensional que mide la intensidad de la interacción electromagnética. Que sea realmente constante se comprueba, entre otras vías, con Oklo: la resonancia de captura del ¹⁴⁹Sm a 97,3 meV amplifica un cambio de α por un factor 10⁷, y su posición hace 2000 millones de años acota |Δα/α| por debajo de 10⁻⁷, o sea 5 × 10⁻¹⁷ por año. I.4
cifras significativas
Significant figures. Los dígitos de un resultado que están respaldados por la medida. Norma del sitio: se dan tres como máximo salvo que la fuente justifique más, y jamás se arrastran los quince dígitos que escupe Python — un dato con precisión falsa es un dato mal citado. General
D
defecto de masa
Mass defect. Lo que le falta a un núcleo respecto de la suma de sus piezas, y que salió como energía al formarse. En el helio-4 vale 0,0304 u, el 0,76 % de su masa; en la fisión del uranio-235 se movilizan 9,1 × 10⁻⁴ de la masa, y en la combustión del metano —que también convierte masa— sólo 6,2 × 10⁻¹⁰. I.1
densidad nuclear
Nuclear density. La masa por unidad de volumen dentro de un núcleo: 2,29 × 10¹⁷ kg/m³, veinte billones de veces la del plomo metálico. Lo notable es que no depende del núcleo, porque el volumen crece proporcionalmente al número de nucleones. Un milímetro cúbico pesaría 229 000 toneladas, y es aproximadamente la densidad de una estrella de neutrones. I.1
desintegración alfa
Alpha decay. Emisión de un núcleo de helio-4 completo. Típica de los núcleos pesados, donde la repulsión eléctrica aprieta más. La partícula es pesada y con carga +2, así que pierde energía en unos pocos centímetros de aire y la para una hoja de papel — pero si el emisor se ingiere pasa a ser la peor de las tres, porque deposita toda su energía en decenas de micrómetros de tejido y por eso lleva un factor de ponderación 20. I.1
desintegración beta
Beta decay. Conversión de un neutrón en protón (β⁻) o de un protón en neutrón (β⁺) dentro de un núcleo, emitiendo un electrón o un positrón más un neutrino. La gobierna la interacción débil. El caso más simple es el neutrón libre, con Q = 0,782 MeV y semivida de 611 s; un electrón de 1 MeV atraviesa unos milímetros de aluminio. I.1
desintegración gamma
Gamma decay. Emisión de un fotón por un núcleo que se cae a un estado de menos energía, sin cambiar de especie: ni Z ni A cambian. Es la más penetrante de las tres radiaciones —hacen falta centímetros de plomo para atenuarla— y por eso es la que obliga a blindar instalaciones. I.1
dosis absorbida
Absorbed dose (D). La energía de radiación depositada por unidad de masa de tejido, medida en grays. Es el punto de partida de todo el resto: no dice nada de qué tipo de radiación fue ni de qué órgano se llevó el golpe, y por eso hace falta ponderarla para hablar de riesgo. I.1
dosis efectiva
Effective dose (E). La suma de las dosis a cada órgano, ponderadas por el tipo de radiación y por la sensibilidad del tejido, en sieverts. Es la magnitud de todos los límites legales y de todas las noticias: 1 mSv al año de límite añadido para el público, 20 mSv para trabajadores expuestos, frente a los 3,0 mSv al año de fondo natural que recibe todo el mundo. I.1
dosis comprometida
Committed effective dose, e(50). La dosis total que acabará entregando un radionúclido incorporado al cuerpo, integrada a lo largo de los 50 años siguientes a la ingestión (70 en niños). Es la magnitud que se calcula multiplicando becquerelios ingeridos por el coeficiente de dosis: 13,4 Bq de potasio-40 de un plátano dan 0,083 µSv. I.1
dosis colectiva
Collective dose. La suma de las dosis individuales de una población, en persona-sievert. Sirve para optimizar protección y no para predecir muertes: el propio UNSCEAR decidió en 2008 no proyectar números de víctimas a partir de ella «a causa de incertidumbres inaceptables en las predicciones». Un millón de personas con un microsievert cada una da la misma cifra que una persona con un sievert, y no significa lo mismo. I.1
dispersión Compton
Compton scattering. Choque de un fotón con un electrón casi libre, en el que el fotón se desvía y cede parte de su energía. Domina la atenuación entre unos 100 keV y unos 5 MeV, y sólo depende de los electrones por gramo, que son parecidos en todos los materiales: por eso a 1,25 MeV el plomo apenas absorbe un 7 % más por gramo que el aluminio, mientras que a 100 keV absorbe 33 veces más. I.2
dosis equivalente
Equivalent dose (H_T). La dosis absorbida en un órgano multiplicada por el factor de ponderación de la radiación: H = Σ w_R·D. Se mide en sieverts y es una magnitud de órgano, no de persona. Veinte miligrays de alfas en el pulmón son 400 mSv de dosis equivalente y los mismos 20 mGy de rayos X, 20. I.2
dosis letal media
Median lethal dose (DL50/60, LD50/60). La dosis aguda de cuerpo entero que mata a la mitad de los expuestos en sesenta días: 3,3–4,5 Gy sin atención médica y 6–7 Gy con ella (ICRP 118 §57). Que los antibióticos, las transfusiones y el aislamiento dupliquen la dosis que se sobrevive no es un detalle: es la diferencia entre los bomberos de Chernóbil y un accidente en un hospital moderno. I.2
descendientes del radón
Radon progeny o radon daughters. Los cuatro núclidos de vida corta que siguen al radón-222: ²¹⁸Po (3,10 min, alfa de 6,00 MeV), ²¹⁴Pb (27,1 min), ²¹⁴Bi (19,7 min) y ²¹⁴Po (163 µs, alfa de 7,69 MeV). Son metales, se pegan al polvo y se depositan en el epitelio bronquial: ellos, y no el gas, son quienes entregan la dosis. El siguiente eslabón, el ²¹⁰Pb, dura 22 años y ya no cuenta. I.2
decremento logarítmico de energía
Average logarithmic energy decrement (ξ). La media de ln(E_antes/E_después) en un choque elástico, que resulta ser constante y depender sólo de la masa del blanco: ξ = 1 + α·ln α/(1−α), con α = ((A−1)/(A+1))². Cada choque le quita al neutrón la misma fracción, no la misma cantidad, así que E(n) = E₀e^(−ξn). Vale 1 en hidrógeno, 0,158 en carbono y 0,00838 en uranio-238: de 2 MeV a térmico hacen falta 20 choques en agua y 2171 en uranio. I.3
dólar de reactividad
Dollar ($). La reactividad dividida por la fracción de neutrones retardados: 1 $ = β = 0,0065 = 650 pcm para el uranio-235. Existe porque en ρ = 1 $ el reactor no cambia de grado sino de física — pasa a sostenerse sólo con los neutrones prontos. El plutonio-239 tiene β = 0,0021, así que al final de un ciclo el dólar es más barato y el margen, menor. I.3
datación radiométrica
Radiometric dating. Medir un tiempo transcurrido a partir de un cociente isotópico, con t = ln(N₀/N)/λ. No exige que la desintegración sea regular —no lo es, es aleatoria— sino que haya muchísimos núcleos. Necesita tres cosas que la fórmula no da: conocer λ, conocer o poder prescindir del valor inicial, y que el sistema haya estado cerrado. Todos los errores célebres de datación son fallos de una de las tres. I.4
E
exceso de masa
Mass excess (Δ). La diferencia entre la masa atómica real de un núclido y A veces la unidad de masa atómica, expresada en keV: Δ = (M − A·u)c². Es lo que publican las evaluaciones de masas porque es un número pequeño y muy preciso — el del ¹²C vale exactamente 0 por definición, el del ²³⁸U vale +47 307,7 keV — y de él se sacan todas las energías de ligadura y todos los valores Q. I.1
energía de ligadura
Binding energy (B). La energía que hay que invertir para deshacer un núcleo en sus nucleones sueltos, y que se mide pesando: un núcleo ligado pesa menos que sus piezas. Se calcula como B = Z·Δ(¹H) + N·Δ(n) − Δ(Z,A). Vale 2,225 MeV en el deuterón, 28,296 MeV en el helio-4 y 1801,7 MeV en el uranio-238. I.1
energía de ligadura por nucleón
Binding energy per nucleon (B/A). La energía de ligadura dividida entre el número de nucleones, y la magnitud que decide qué reacciones liberan energía. Vale alrededor de 8 MeV para casi todos los núcleos —la fuerza nuclear se satura— con un máximo en el níquel-62, 8,7946 MeV, y caídas a los extremos: 1,11 MeV en el deuterio y 7,57 MeV en el uranio-238. I.1
enriquecimiento
Enrichment. La fracción de uranio-235 en el uranio de un combustible. El natural es 0,72 %; un reactor de agua ligera usa 3–5 %; la frontera de la clasificación del OIEA está en 20 %, y lo que se llama «grado militar» es 90 % o más. La distancia entre 5 % y 90 % no es de grado: es un proceso industrial de separación isotópica entero. I.1
efecto determinista
Deterministic effect o tissue reaction. El daño que sale de matar muchas células a la vez, con umbral de dosis y gravedad creciente por encima de él. Los umbrales de ICRP 118, al 1 % de incidencia: 0,1 Gy para la esterilidad temporal, 0,5 para la médula ósea y para la catarata, 3–6 para el eritema cutáneo. El de la catarata era de 5 Gy hasta 2011: se bajó un factor diez. I.2
efecto estocástico
Stochastic effect. El cáncer y los efectos hereditarios: la dosis no decide la gravedad, sino la probabilidad de que ocurran. No se conoce umbral, y esa ausencia es una hipótesis de trabajo, no un resultado. Un cáncer inducido por radiación no es peor por venir de más dosis; simplemente es más probable. I.2
estudio de los supervivientes
Life Span Study (LSS). El seguimiento de los supervivientes de Hiroshima y Nagasaki desde 1950, la cohorte de la que sale casi todo lo que se sabe del riesgo de la radiación. Con 86 611 personas con dosis estimada y 3,3 millones de personas-año, se observaron 10 929 muertes por cáncer sólido hasta 2003, de las que 527 (IC 95 %: 157–899) se estiman atribuibles a la radiación: el 4,8 % de la cohorte y el 56,5 % de los expuestos a 2 Gy o más. I.2
energía alfa potencial
Potential alpha energy. La energía alfa que una mezcla de descendientes del radón todavía va a soltar antes de llegar al ²¹⁰Pb: 13,69 MeV por cada átomo de ²¹⁸Po y 7,69 por cada uno de ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi o ²¹⁴Po. Sumando la cadena con las semividas de ENSDF sale la constante que usa toda la dosimetría del radón: 5,57 nJ/m³ por cada Bq/m³ de concentración equivalente de equilibrio, redondeada por convenio a 5,56. I.2
exposición médica
Medical exposure. La mayor fuente artificial de radiación de la población: 0,57 mSv por persona y año de media mundial y 1,71 en los países de renta alta, frente a los 3,0 del fondo natural. Está muy concentrada: los TAC son el 9,6 % de los procedimientos radiológicos y el 61,6 % de la dosis colectiva que generan. Es la única exposición que se acepta a cambio de un beneficio para el propio expuesto. I.2
energía de separación
Separation energy (S_n). La energía que hay que dar a un núcleo para arrancarle un neutrón, y por tanto el umbral exacto de la reacción fotonuclear (γ,n). Se calcula desde las masas de AME2020: 18,72 MeV en el ¹²C, 15,66 en el ¹⁶O, 10,55 en el ¹⁴N y 2,22 en el ²H. Como los gammas del ⁶⁰Co valen 1,17 y 1,33 MeV, no pueden activar nada de lo que irradian. I.2
efecto Doppler nuclear
Doppler broadening. Al calentarse el combustible, sus núcleos se agitan y las resonancias de captura del uranio-238 se ensanchan: capturan más neutrones y la reactividad baja. Un reactor de agua ligera pierde unos 2,5 pcm por cada grado de combustible, y la realimentación actúa en milisegundos porque el que se calienta es el propio grano de óxido donde ocurre la fisión. No es un sistema: es una propiedad del material, y no se puede desconectar. I.3
envenenamiento por xenón
Xenon poisoning, o «pozo de yodo». El xenón-135 tiene la mayor sección eficaz térmica conocida, 2 650 000 b —3900 veces la del uranio-235—, y no sale de la fisión sino de la desintegración del yodo-135. Al parar el reactor desaparece el flujo que lo destruía y el yodo acumulado sigue fabricándolo: el veneno alcanza su máximo entre 8 y 11 horas después de apagar, y hasta entonces el reactor no se puede rearrancar. I.3
elemento combustible
Fuel assembly. El haz de varillas que se manipula como una pieza durante la recarga: en un PWR, 264 varillas de cuatro metros en una retícula de 17 × 17, con las posiciones restantes para las barras de control y la instrumentación. Un núcleo lleva de 157 a 193 elementos, y en cada recarga se sustituye aproximadamente un tercio. I.3
escala INES
International Nuclear and Radiological Event Scale. Escala de 0 a 7 para comunicar la gravedad de un suceso nuclear, aproximadamente logarítmica en la actividad liberada. Su límite es que se satura: Chernóbil y Fukushima comparten el nivel 7 y se diferencian en un factor diez en cesio-137 liberado (85 frente a 6–20 PBq). Sirve para avisar deprisa y no sirve para comparar; para eso hay que volver a los becquerelios y a las dosis. I.3
efecto túnel
Quantum tunnelling. La posibilidad cuántica de que una partícula aparezca al otro lado de una barrera que no tiene energía para superar. Es lo que enciende las estrellas: en el centro del Sol el factor de penetración de dos protones vale 1,4 × 10⁻⁶ frente al 10⁻¹⁹² clásico — 186 órdenes de magnitud de diferencia. Es también el mecanismo de la desintegración alfa. I.4
estado de Hoyle
Hoyle state. El segundo estado 0⁺ del carbono-12, a 7,654 MeV de excitación, es decir 287 keV por encima del umbral ⁸Be + α. Fred Hoyle predijo su existencia y su energía en 1953 argumentando que sin una resonancia ahí no habría suficiente carbono en el universo, y se encontró donde había dicho. Es de los poquísimos niveles nucleares predichos desde la astrofísica. I.4
efecto Suess
Suess effect. La dilución del carbono-14 atmosférico por la quema de combustibles fósiles, que aportan carbono sin ningún ¹⁴C porque lleva millones de años enterrado. Hace que todo parezca más viejo; es la razón de que el «carbono moderno» de referencia sea el de 1950 y no el de hoy, y a los ritmos actuales la atmósfera de finales de siglo tendrá la firma isotópica de un material de mil años. I.4
espectrometría de masas con acelerador
Accelerator mass spectrometry (AMS). Técnica que cuenta átomos de un isótopo raro separándolos por masa tras acelerarlos, en vez de esperar a que se desintegren. Para el ¹⁴C la ventaja es aplastante: en un gramo de carbón de 17 000 años quedan 7,5 × 10⁹ átomos de ¹⁴C y en una hora sólo se desintegra uno de cada 7,2 × 10⁷. Le basta un miligramo de muestra donde un contador necesita gramos y días. I.4
F
fermi
Fermi o femtometre (fm). 10⁻¹⁵ metros, la unidad natural del tamaño nuclear — bautizada en honor de Enrico Fermi. Un protón mide 0,841 fm de radio de carga y un núcleo de plomo-208, 5,50 fm; el átomo entero es unas 60 000 veces mayor. I.1
fusión nuclear
Nuclear fusion. Unir núcleos ligeros para dar uno más pesado y mejor ligado, liberando la diferencia. La reacción terrestre de referencia es ²H + ³H → ⁴He + n, con 17,59 MeV, de los cuales 14,05 se los lleva el neutrón; la del Sol es 4 ¹H → ⁴He con 26,73 MeV, que le cuestan 600 millones de toneladas de hidrógeno por segundo. I.1
fisión nuclear
Nuclear fission. Partir un núcleo pesado en dos fragmentos medianos, mejor ligados, liberando la diferencia. Un canal real del uranio-235 es ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3n con 173,3 MeV; contando lo que después liberan los fragmentos al desintegrarse, el total ronda los 200 MeV, de los que unos 193 son recuperables en un reactor. I.1
factor de ponderación de la radiación
Radiation weighting factor (w_R). El número por el que se multiplican los grays para obtener sieverts, según el tipo de radiación. Vale 1 para fotones y electrones y 20 para partículas alfa, porque una alfa deposita su energía en un recorrido cortísimo y destroza mucho más ADN por julio. Es lo que convierte a un emisor alfa inofensivo por fuera en el peor por dentro. I.1
fondo natural de radiación
Natural background radiation. La dosis que recibe cualquiera por existir. La media mundial es de 3,0 mSv al año (UNSCEAR 2024; la estimación de 2008, que todavía circula, era de 2,4): 1,8 del radón y el torón que se acumulan en los edificios, 0,5 de lo que se come, 0,4 del suelo y 0,3 de los rayos cósmicos. Hacen falta cien vuelos transatlánticos para igualarla. I.1
factor de acumulación
Buildup factor (B). La corrección que hay que aplicar a la ley exponencial porque los fotones dispersados vuelven al haz: la dosis real que sale de un blindaje es mayor que I₀e^(−µx). Explica por qué la capa décimo-reductora del cobalto-60 en plomo es de 3,46 cm calculada de haz estrecho y de 4,0 cm en los manuales de diseño. Un cálculo de haz estrecho sirve para entender y no para construir. I.2
factor de ponderación de tejido
Tissue weighting factor (w_T). Lo que cada órgano aporta al riesgo total, según ICRP 103: 0,12 para médula roja, colon, pulmón, estómago, mama y el «resto»; 0,08 para las gónadas; 0,04 para vejiga, esófago, hígado y tiroides; 0,01 para superficie ósea, cerebro, glándulas salivales y piel. Suman exactamente 1, porque la dosis efectiva es una media ponderada del cuerpo entero. I.2
factor de equilibrio
Equilibrium factor (F). La fracción de la energía alfa potencial que tendría una mezcla de radón y descendientes si estuvieran en equilibrio secular. En interiores vale típicamente 0,4, porque parte de los hijos se deposita en paredes y muebles antes de que nadie los respire. Multiplicado por la concentración de radón da la concentración equivalente de equilibrio, que es lo que de verdad entra en la dosis. I.2
fraccionamiento
Fractionation. Repartir la dosis de radioterapia en sesiones —típicamente 2 Gy al día, cinco días por semana— para que el tejido sano repare entre una y otra lo que el tumor repara peor. Es lo que permite entregar 74 Gy a una próstata sin matar al paciente, cuando 4 Gy de golpe y en todo el cuerpo matarían a la mitad de quienes los reciben. I.2
factor de reproducción
Reproduction factor (η). Neutrones de fisión producidos por cada neutrón absorbido en el combustible: η = ν̄·xσ_f/σ_a. Es la primera y mayor cota de todo reactor térmico. Vale 1,35 con uranio natural, 1,86 al 3,2 % y 2,08 con uranio-235 puro — ni siquiera un reactor imaginario sin pérdidas pasaría de ahí, y por eso la reacción en cadena vive siempre en un margen estrecho. I.3
factor de multiplicación
Multiplication factor (k, o k_eff cuando se cuentan las fugas). El cociente entre los neutrones de una generación y los de la anterior. Menor que 1, la cadena se apaga; igual a 1, se sostiene; mayor, crece. No mide la potencia: un reactor crítico a 1 vatio y otro a 3 gigavatios tienen el mismo k = 1. De los 2,44 neutrones de cada fisión, exactamente uno continúa la cadena y 1,44 se pierden a propósito. I.3
factor astrofísico S
Astrophysical S-factor. Lo que queda de una sección eficaz de fusión después de quitarle la dependencia trivial con la energía y el factor de túnel: S(E) = Eσ(E)e^(2πη). Se usa porque varía suavemente y se puede extrapolar a las energías estelares, que son inalcanzables en un laboratorio. El de p + p vale 4,0 × 10⁻²⁵ MeV·barn, unas 10²² veces menos que el del ¹⁴N(p,γ), y esa diferencia es la interacción débil. I.4
G
gray
Gray (Gy). La unidad SI de dosis absorbida: un julio de energía de radiación depositado por kilogramo de materia. Es física pura, sin biología dentro. El umbral del síndrome de irradiación aguda está en torno a 1 Gy de cuerpo entero, y la dosis letal para la mitad de los expuestos sin tratamiento, entre 3,5 y 4,5 Gy. I.1
grado de quemado
Burnup. La energía extraída por unidad de masa de combustible, en gigavatios-día térmicos por tonelada de metal pesado. Ha subido de unos 30 GWd/t en los años setenta a 45–60 hoy, y subirlo es la mejora más rentable del sector: menos uranio, menos residuo y menos paradas por el mismo aparato. La regla de conversión práctica es que 1,09 gramos de uranio-235 dan un megavatio-día térmico. I.3
H
hexafluoruro de uranio
Uranium hexafluoride (UF₆). La única molécula de uranio cómodamente volátil —sublima a 56 °C— y por eso el vehículo de todo el enriquecimiento del mundo. Tiene una ventaja sutil: el flúor sólo tiene un isótopo estable, así que toda la diferencia de masa entre las dos moléculas es la del uranio. Cada tonelada de uranio son 1,479 t de UF₆. I.3
I
isótopo
Isotope. Núclidos del mismo elemento (igual Z) que se diferencian en el número de neutrones. Químicamente casi idénticos y nuclearmente distintísimos: el uranio-235 fisiona con neutrones lentos y el uranio-238 no, y esa diferencia entre dos isótopos que sólo se distinguen en tres neutrones es toda la industria nuclear civil. El uranio natural lleva un 0,72 % del primero. I.1
interacción fuerte residual
Residual strong interaction o nuclear force. Lo que le sobra de la fuerza fuerte entre quarks cuando se mira desde fuera de un nucleón, y lo que pega unos nucleones con otros. Es de muy corto alcance —un nucleón sólo siente a sus vecinos inmediatos, de ahí la saturación en ~8 MeV por nucleón— y por eso pierde la carrera contra la repulsión eléctrica en los núcleos grandes: en el uranio-238 la repulsión ya vale el 54 % de la ligadura. I.1
ionización
Ionization. Arrancar un electrón a un átomo o a una molécula, que es lo único que la radiación ionizante hace de verdad. Cuesta de media 33,97 eV por par de iones en aire (ICRU 31), y por eso un gray —un julio por kilogramo— produce unas 49 000 ionizaciones dentro del núcleo de una sola célula. La energía total es ridícula (4 Gy son 280 J en un adulto, que lo calientan 0,001 °C): el daño está en el tamaño del paquete, no en la suma. I.2
irradiación de alimentos
Food irradiation. Tratar alimentos con dosis de hasta 10 kGy (convenio Codex) para eliminar patógenos o inhibir la germinación; esterilizar material sanitario pide 25 kGy (ISO 11137). Son miles de veces la dosis letal humana y no dejan el producto radiactivo: con ⁶⁰Co es imposible por debajo del umbral fotonuclear más bajo que existe, 1,66 MeV en el ⁹Be. I.2
isócrona
Isochron. Método que evita tener que suponer cuánto elemento hijo había al principio: se miden varios minerales de la misma roca, formados a la vez con distintas proporciones de padre, y se representa hijo frente a padre. La pendiente de la recta da la edad y la ordenada en el origen, el hijo inicial. Si los puntos no se alinean, el sistema no estuvo cerrado y la datación se descarta — el método detecta su propio fallo. I.4
J
justificación
Justification. El primero de los tres principios de la protección radiológica: ninguna exposición sin un beneficio neto que la compense. Los otros dos son la optimización —dosis tan baja como sea razonablemente posible— y la limitación. Por eso la pregunta «¿es peligroso un TAC?» está mal planteada: la buena es si lo es comparado con no hacerlo, y un angio-TAC de 15 mSv añade un riesgo de 1 entre 1200 frente a una embolia que mata a 1 de cada 4. I.2
K
kilonova
Kilonova. El resplandor que sigue a la fusión de dos estrellas de neutrones, alimentado por la desintegración radiactiva del material recién fabricado por el proceso r. Se apaga en días y se enrojece, porque los lantánidos producidos son opacos. La primera observada fue AT2017gfo, la contrapartida de las ondas gravitatorias GW170817 (agosto de 2017), con unas 0,04 masas solares eyectadas: 13 000 veces la masa de la Tierra. I.4
L
luminosidad
Luminosity (L). La potencia total que emite un cuerpo astronómico en todas las direcciones y en todas las longitudes de onda. La del Sol es 3,828 × 10²⁶ W (valor nominal de la IAU 2015), y se obtiene multiplicando la irradiancia medida en la órbita terrestre, 1361 W/m², por la superficie de la esfera de radio una unidad astronómica. De ella sale todo lo demás: a L/c² el Sol pierde 4,26 × 10⁹ kg de masa cada segundo. I.4
M
modelo lineal sin umbral
Linear no-threshold model (LNT). La hipótesis de que el riesgo de cáncer crece proporcionalmente a la dosis sin dosis mínima segura. Es una convención prudente para regular, no un hecho medido: por debajo de unos 100 mSv ningún estudio epidemiológico distingue el efecto del ruido. Aplicarlo a dosis diminutas por poblaciones enormes es de donde salen las «hasta 4000 muertes» proyectadas para Chernóbil. I.1
moderador
Moderator. El material que frena los neutrones de fisión hasta energías térmicas, donde el uranio-235 fisiona con mucha más probabilidad. En los reactores de agua ligera es la propia agua, lo que da una realimentación negativa: si el núcleo se calienta, el agua se dilata, modera peor y la reacción se apaga sola. El RBMK de Chernóbil usaba grafito, y ahí ese signo podía invertirse. I.1
medicina nuclear
Nuclear medicine. La rama que administra un radionúclido al paciente en vez de irradiarlo desde fuera, para diagnosticar por dónde se distribuye o para tratar allí donde se acumula. La dosis efectiva no se mide: se calcula multiplicando la actividad administrada por el coeficiente de dosis del radiofármaco — 350 MBq de ¹⁸F-FDG por 0,019 mSv/MBq dan 6,7 mSv. I.2
N
nucleón
Nucleon. Nombre común del protón y del neutrón, las dos partículas que forman un núcleo. Son casi iguales de masa —el neutrón supera al protón en 1,293 MeV/c², un 0,14 %— y la fuerza nuclear apenas los distingue, aunque la eléctrica sí. Cada uno ocupa el mismo volumen dentro de un núcleo, y de ahí sale que la densidad nuclear valga 2,29 × 10¹⁷ kg/m³ para todos los núcleos. I.1
número atómico
Atomic number (Z). El número de protones de un núcleo. Decide de qué elemento químico se trata y cuánta carga positiva tiene, y por tanto cuánta repulsión coulombiana hay que vencer: como la repulsión crece con Z² y la ligadura sólo con A, por encima de Z = 82 (plomo) no hay ningún núclido verdaderamente estable. I.1
número másico
Mass number (A). El total de nucleones de un núcleo, A = Z + N. Fija casi todo lo mecánico: la masa (A veces 1 u, con un error del 1 %), el radio (R ≈ 1,2·A^(1/3) fm) y el volumen, que es proporcional a A porque cada nucleón ocupa lo mismo. I.1
núclido
Nuclide. Una especie nuclear concreta, definida por su número de protones y su número de neutrones — el ¹⁴C y el ¹²C son dos núclidos del mismo elemento. La evaluación AME2020 tabula 3558, de los cuales 2550 tienen la masa medida y el resto extrapolada; sólo 244 figuran como estables en la carta de núclidos del OIEA. I.1
neutrones retardados
Delayed neutrons. El 0,65 % de los neutrones de la fisión del uranio-235 que no salen en el instante, sino que los emiten fragmentos de fisión segundos después. Ese porcentaje diminuto multiplica por 850 el tiempo medio de generación —de 10⁻⁴ s a 0,085 s— y es lo único que hace que un reactor se pueda controlar moviendo barras a velocidades humanas. I.1
nivel de referencia
Reference level. En una situación de exposición existente —el radón de una casa, el terreno de un accidente antiguo— no se fija un límite, porque nadie ha puesto ahí la fuente: se fija un valor por encima del cual hay que actuar, elegido por lo que se puede conseguir en la práctica. Para el radón en viviendas, España y la Unión Europea usan 300 Bq/m³, la OMS recomienda 100 y la agencia estadounidense actúa a 150. I.2
neutrino solar
Solar neutrino. Neutrino electrónico producido en las reacciones de fusión del Sol, dos por cada helio-4 formado: 1,82 × 10³⁸ por segundo, que en la Tierra son 6,5 × 10¹⁰ por cm² y segundo. Es lo único que sale del núcleo solar en línea recta y en ocho minutos, frente a los ~170 000 años que tarda la energía en salir en forma de luz. Medirlos es la única manera de observar el interior de una estrella en tiempo real. I.4
nucleosíntesis primordial
Big Bang nucleosynthesis (BBN). La fabricación de núcleos ligeros en los primeros veinte minutos del universo. Produjo, en masa, un 75,5 % de hidrógeno y un 24,5 % de helio-4 —un ⁴He por cada 12,3 ¹H—, más trazas de deuterio (D/H = 2,5 × 10⁻⁵), ³He y ⁷Li. Se paró ahí porque no existe ningún núclido estable con 5 ni con 8 nucleones. El litio-7 medido es tres veces menor que el predicho, y ése es un problema abierto. I.4
O
orden de magnitud
Order of magnitude. La potencia de diez a la que pertenece una cantidad. Sirve para decidir si un resultado es plausible antes de calcularlo con precisión: si el número que te sale se separa tres órdenes del que esperabas, el error está en el planteamiento, no en la calculadora. General
P
producto de fisión
Fission product. Cualquiera de los fragmentos que quedan al partirse un núcleo pesado. Nacen ricos en neutrones y se desintegran hacia el valle de estabilidad, lo que aporta buena parte de los 200 MeV totales de una fisión. Un reactor de 1 GW eléctrico produce alrededor de una tonelada al año, y su radiotoxicidad baja al nivel del mineral de uranio original en unos 300 años. I.1
periodo del reactor
Reactor period (T). El tiempo que tarda la potencia en multiplicarse por e. Su relación con la reactividad es abruptamente no lineal: 100 pcm dan 71 s, 200 pcm dan 29 s y 400 pcm dan 8,1 s. Por eso los reglamentos de operación no limitan k sino el periodo, prohibiendo bajar de veinte o treinta segundos. I.3
pérdida total de corriente alterna
Station blackout (SBO). Quedarse sin conexión a la red y sin generadores diésel a la vez, es decir, sin bombas para evacuar el calor residual. Es el suceso que destruyó tres núcleos en Fukushima el 11 de marzo de 2011, cuando el tsunami inundó los sótanos y dejó fuera de servicio doce de los trece generadores. Los diseños posteriores persiguen aguantar 72 horas sin electricidad ni acción humana. I.3
pico de Gamow
Gamow peak. La ventana estrecha de energías en la que ocurre de verdad una reacción termonuclear, resultado de multiplicar la probabilidad de túnel (creciente con E) por la cola de Maxwell-Boltzmann (decreciente). Su máximo está en E₀ = (E_G(k_BT)²/4)^⅓ con E_G = 2μc²(παZ₁Z₂)²; para p + p en el centro del Sol cae en 6,09 keV, cuatro veces y media la energía térmica media, con 6,6 keV de anchura. I.4
proceso alfa
Alpha process. La cadena de capturas sucesivas de partículas alfa que va del carbono-12 al níquel-56 pasando por ¹⁶O, ²⁰Ne, ²⁴Mg, ²⁸Si y ³²S. Explica que los núclidos con A múltiplo de cuatro sean mucho más abundantes que sus vecinos: el oxígeno es siete veces más abundante que el nitrógeno. Se para en el ⁵⁶Ni porque más allá del hierro la fusión ya no da energía. I.4
proceso s
s-process (slow neutron capture). Fabricación de núclidos pesados por captura de neutrones más lenta que la desintegración beta: con unos 10⁷ neutrones por cm³ en una gigante AGB, cada captura tarda del orden de 13 años y el núcleo tiene tiempo de sobra para decaer. El camino va pegado al valle de estabilidad y se acaba en el ²⁰⁹Bi. Produce alrededor de la mitad de los núclidos más pesados que el hierro: estroncio, bario, plomo. I.4
proceso r
r-process (rapid neutron capture). El opuesto del proceso s: con 10²⁰–10²⁸ neutrones por cm³, una captura cada 25 nanosegundos, 10¹⁶ veces más deprisa que las desintegraciones beta de milisegundos de esos núcleos. El camino se aleja hasta la línea de goteo y al agotarse los neutrones todo decae en cascada hacia la estabilidad. Es el único origen posible del oro, el platino, el europio, el torio y el uranio. I.4
R
repulsión coulombiana
Coulomb repulsion. La fuerza eléctrica entre los protones de un núcleo, que siempre tira a romperlo. Su escala natural es e²/4πε₀ = 1,44 MeV·fm: dos protones separados 2 fm tienen 0,72 MeV de energía potencial y se empujan con 57,7 N, el peso de 5,9 kg sobre una partícula de 1,67 × 10⁻²⁷ kg. I.1
radiactividad
Radioactivity. La desintegración espontánea de núcleos inestables. Es azar puro: un núcleo no envejece, así que en cada intervalo tiene la misma probabilidad de desintegrarse que tenía al principio, y de ahí sale la ley exponencial. Descubierta por Becquerel en 1896; su unidad, el becquerelio, es una desintegración por segundo. I.1
radiotoxicidad
Radiotoxicity. El daño potencial de una cantidad de material radiactivo si se incorpora al cuerpo, obtenida multiplicando su actividad por los coeficientes de dosis. Se usa como criterio comparativo para los residuos: el combustible gastado tarda del orden de 10⁵ años en bajar a la radiotoxicidad del mineral de uranio del que salió, y menos de mil si se separan y transmutan los actínidos. I.1
radón
Radon-222. Gas noble radiactivo de la cadena del uranio-238, con semivida de 3,82 días y una alfa de 5,49 MeV. Es el único eslabón gaseoso de la cadena, así que se escapa del terreno y se acumula en los edificios. Como gas noble se inhala y se exhala sin fijarse: la dosis la dan sus cuatro descendientes de vida corta. Es la mayor fuente de exposición natural, con 1,8 mSv/a de media mundial contando el torón. I.2
radiofármaco
Radiopharmaceutical. Una molécula que lleva un radionúclido y que va donde el médico quiere mirar o tratar: el ¹⁸F-FDG a los tejidos que consumen glucosa, los fosfonatos de ⁹⁹ᵐTc al hueso, el yodo-131 a la tiroides. La física elige el isótopo por su semivida y su emisión; la química decide dónde acaba, y es la química la que hace útil o peligroso al mismo núclido. I.2
razón de moderación
Moderating ratio, ξΣ_s/Σ_a. El cociente entre lo que un material frena y lo que absorbe, y el número que decide si un reactor puede quemar uranio natural. Vale 62 para el agua ligera, 214 para el grafito y 4350 para el agua pesada. Que el agua ligera se quede en 62 —porque el hidrógeno absorbe 0,332 b— es la razón física de que exista la industria mundial del enriquecimiento. I.3
reactor de agua a presión
Pressurized water reactor (PWR). El diseño más extendido del mundo y el de los siete reactores españoles: agua a 155 bar que hace de moderador y de refrigerante a la vez, a unos 310 °C y sin hervir, porque a esa presión el agua hierve a 344,8 °C. Un PWR de 1000 MWe lleva unas 90 toneladas de uranio en 18,6 millones de pastillas, y su coeficiente de temperatura es negativo por construcción. I.3
reactor de agua en ebullición
Boiling water reactor (BWR). Como un PWR pero a 70 bar, dejando que el agua hierva en el propio núcleo y llevando el vapor directamente a la turbina: un circuito menos, y por tanto turbina ligeramente radiactiva. A esa presión el agua hierve a 286 °C y su calor de vaporización es de 1505 kJ/kg, un tercio menos que a presión atmosférica. Los seis reactores de Fukushima Daiichi eran BWR. I.3
RBMK
Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalnyy, «reactor de canales de gran potencia». Diseño soviético de 3200 MW térmicos con 1661 tubos de presión atravesando 1700 toneladas de grafito, que modera, mientras el agua sólo refrigera. Separar las dos funciones le da un coeficiente de huecos positivo de más de cuatro dólares: si el agua hierve, la reactividad sube. Era el reactor 4 de Chernóbil. I.3
reactividad
Reactivity (ρ) = (k−1)/k. La distancia a la criticidad, medida en pcm (partes por cien mil, 10⁻⁵) porque todos los valores interesantes están pegados a k = 1. Un operador maneja de diez a unos cientos de pcm; el sistema de barras completo vale varios miles; el boro disuelto al principio de ciclo retiene del orden de 9600 pcm. I.3
reprocesado
Reprocessing. Separar químicamente el uranio y el plutonio del combustible gastado para volver a fabricar combustible, típicamente MOX (óxido mixto). Francia, Rusia y Japón lo practican —La Hague tiene capacidad para 1700 t al año—; Estados Unidos, Suecia, Finlandia, Canadá y España no. Aprovecha más uranio y reduce el volumen del residuo de alta actividad, a costa de separar plutonio, que es justo el paso que la no proliferación intenta evitar. I.3
reacción circonio-vapor
Zirconium–steam reaction. Zr + 2 H₂O → ZrO₂ + 2 H₂, que arranca por encima de unos 1200 °C y se acelera con la temperatura. Libera 617 kJ por mol de circonio —6,8 MJ por kilogramo— y 44,2 kg de hidrógeno por tonelada de vaina. Es lo que produjo el hidrógeno de Three Mile Island y las explosiones de Fukushima, y por qué un núcleo descubierto empieza a calentarse químicamente además de radiactivamente. I.3
reactor natural de fisión
Natural fission reactor. Un yacimiento de uranio que entra en reacción en cadena por su cuenta. Los dieciséis conocidos están en Oklo, Okélobondo y Bangombé (Gabón) y funcionaron hace unos 1700 millones de años, cuando el uranio natural estaba al 2,89 % de ²³⁵U: unos 100 kW de media durante 150 000 años, en ciclos de 30 minutos encendido y 2,5 horas apagado, consumiendo unas 6 toneladas de ²³⁵U. I.4
S
semivida
Half-life (T½). El tiempo que tarda una muestra en reducirse a la mitad. Diez semividas dejan una milésima, que es la regla práctica de toda la protección radiológica. Vale 8,03 días para el yodo-131, 30,08 años para el cesio-137 y 1,248 × 10⁹ años para el potasio-40. No confundir con la vida media, que es un 44 % mayor. I.1
sievert
Sievert (Sv). La unidad de dosis equivalente y efectiva: el gray multiplicado por un factor que pondera lo dañina que es cada tipo de radiación y por otro que pondera qué órgano la recibe. Un sievert es una dosis enorme; las cifras cotidianas son microsieverts (un plátano, 0,083 µSv) y milisieverts (el fondo natural, 3,0 mSv al año). I.1
síndrome de irradiación aguda
Acute radiation syndrome (ARS). El conjunto de efectos deterministas de una dosis alta de cuerpo entero recibida en poco tiempo, con umbral en torno a 1 Gy. En Chernóbil se diagnosticó a 134 trabajadores y 28 murieron en los cuatro primeros meses; en Fukushima no hubo ningún caso. I.1
sección eficaz
Cross section (σ). La superficie efectiva que un núcleo le ofrece a un neutrón para una reacción concreta, medida en barn (1 b = 10⁻²⁴ cm², aproximadamente la sección geométrica de un núcleo mediano). Depende muchísimo de la energía: la fisión del uranio-235 vale 584 b con neutrones térmicos y 1,2 b a un megaelectronvoltio, un factor 487 que obliga a frenar los neutrones antes de usarlos. I.3
supernova de tipo Ia
Type Ia supernova. Explosión termonuclear de una enana blanca de carbono y oxígeno que supera su límite de masa. Sintetiza del orden de 0,6 masas solares de ⁵⁶Ni, que decae a ⁵⁶Co (6,08 días) y a ⁵⁶Fe (77,2 días): son la fuente principal del hierro del universo, y la curva de luz tardía sigue exactamente la constante del cobalto-56. Su luminosidad estandarizable las convierte además en indicadores de distancia. I.4
T
transferencia lineal de energía
Linear energy transfer (LET). La energía que una partícula cargada cede por unidad de recorrido, en keV/µm. Decide si las roturas del ADN salen sueltas —reparables— o agrupadas. Una alfa de 5,3 MeV en tejido va de 92 keV/µm al empezar a 155 de media; un electrón de 1 MeV, 0,20. Ese factor 790 es la razón física de que el factor de ponderación de las alfas valga 20 y el de los fotones 1. I.2
torta amarilla
Yellowcake. El concentrado de óxido de uranio (U₃O₈, en la práctica una mezcla) que sale de la planta de tratamiento junto a la mina, con más del 80 % de uranio en masa. Cada tonelada de uranio son 1,179 t de U₃O₈, y un reactor de 1000 MWe necesita 221 toneladas al año. Es lo que se transporta y lo que se cotiza en el mercado del uranio. I.3
termostato estelar
Stellar thermostat. La realimentación negativa que mantiene estable a una estrella de la secuencia principal: si el núcleo se calienta, la fusión se dispara, pero el gas se expande y se enfría. Funciona porque la presión de un gas ideal depende de la temperatura, y deja de funcionar en un gas degenerado — de ahí el flash del helio, en el que el núcleo de una estrella como el Sol quema su helio en segundos. I.4
triple alfa
Triple-alpha process. La reacción de tres cuerpos que salta el hueco del berilio: 3 ⁴He → ¹²C con Q = 7,275 MeV, pasando por un ⁸Be que sólo dura 8,19 × 10⁻¹⁷ s. Necesita 10⁸ K y densidades del orden de 10⁸ kg/m³, porque al depender del cuadrado de la densidad sólo funciona en el núcleo de una gigante roja. Es el cuello de botella de toda la química del universo: sin él no hay carbono. I.4
U
unidad de masa atómica
Atomic mass unit, unified (u o Da). La doceava parte de la masa de un átomo neutro de carbono-12: 1,66054 × 10⁻²⁷ kg, equivalente a 931,494 MeV/c². Es la unidad en la que se tabulan todas las masas nucleares, y su equivalencia en megaelectronvoltios es el número que convierte un defecto de masa en una energía de ligadura. I.1
unidad de trabajo separativo
Separative work unit (SWU), en español UTS. La medida del esfuerzo de separar isótopos, deducida de la función de valor V(x) = (2x−1)·ln[x/(1−x)]. Fabricar un kilogramo de combustible al 4,2 % cuesta 6,25 UTS y 8,57 kg de uranio natural. La energía por UTS es lo que cambió la industria: 2400 kWh por difusión gaseosa frente a 50 por centrifugación, un factor 48. I.3
uranio empobrecido
Depleted uranium. Lo que sale por la puerta de atrás de una planta de enriquecimiento, típicamente al 0,25 % de uranio-235 frente al 0,711 % del natural. Un reactor de 1000 MWe genera 166 toneladas al año, y el mundo acumula del orden de 1,6 millones de toneladas. Apenas es radiactivo; su toxicidad relevante es la química, la de cualquier metal pesado. I.3
V
valle de estabilidad
Valley of stability. La franja de la carta de núclidos donde viven los núcleos estables o casi: pocos neutrones de más para los ligeros (N ≈ Z) y un exceso creciente para los pesados (el uranio-235 tiene 92 protones y 143 neutrones). Los fragmentos de fisión nacen fuera del valle, ricos en neutrones, y por eso liberan 173 MeV en vez de los 283 que sugiere el pico de la curva. I.1
valor Q
Q value. La energía que libera una reacción nuclear, igual a la diferencia de masas entre lo que entra y lo que sale: Q = [Σm(inicial) − Σm(final)]c². Positivo, la reacción libera energía; negativo, hay que aportarla. Vale +17,59 MeV para la fusión deuterio-tritio y +173,3 MeV para el canal de fisión ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr del uranio-235. I.1
vida media
Mean lifetime (τ). El tiempo medio que vive un núcleo antes de desintegrarse, τ = 1/λ = T½/ln 2 = 1,443·T½. En español se usa muchísimo como sinónimo de semivida y no lo es: la vida media del neutrón libre es de 878,4 s y su semivida, de 611 s. Este sitio dice «semivida» cuando quiere decir semivida. I.1
vaina
Cladding. El tubo que encierra las pastillas de combustible y que es la primera barrera contra la salida de productos de fisión. Se hace de zircaloy porque su sección eficaz de absorción es de sólo 0,18 barn frente a los 2,6 del hierro. Su defecto es fatal y define los accidentes graves: por encima de 1200 °C el circonio reacciona con el vapor de agua produciendo hidrógeno y calor. I.3