Encuentro Científico Internacional 2017 de verano (2 – 4 de enero 2017)

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Inscripción de expositores (hasta el 16 de noviembre del 2016)

Inscripción de participantes

 

CONFERENCIAS INTERNACIONALES

PRE-ECI EVENT: FIRST DAY OF 2017 INTERNATIONAL SCIENTIFIC MEETING (ONLY FOR ENGLISH SPEAKING PERSONS)

Si deseas que tu trabajo se publicado lee la información en Revista ECIPerú

Ver fotos del ECI 2016 de invierno (30 de julio – 1 de agosto del 2016)

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ECI 2016 de invierno: programa, resúmenes, revista, inscripción, etc.

Encuentro Científico Internacional 2016 de invierno
30 de julio – 1 de agosto del 2016

Asistencia mínima a 04 sesiones completas, incluyendo obligatoriamente la sesión de inauguración (sábado 30 de julio en la mañana), dos sesiones plenarias adicionales entre el 30 y el 31, y finalmente la sesión de clausura (lunes 01 de agosto en la tarde).

Programa del ECI 2016 de invierno

Libro de resúmenes

Revista ECIPerú

Inscripción de expositores hasta el 15 de junio del 2016

Inscripcion de participantes

Ciencias del Espacio en el ECI 2016 de invierno

Sergio Santa María, investigador de laNASA Ames Research Center, expondrá sobre Ciencias del Espacio & Biologia en el Encuentro Científico Internacional 2016 de invierno (ECI 2016i) que va desde el 30 de julio al 1 de agosto.

Sergio Santa María es profesor asociado en la Universidad de New Mexico e investigador del proyecto BioSentinel de la NASA  . Tiene más de 10 años de experiencia en los campos de la biología molecular, la  radio-biología y la bioquímica .

https://eciperu.net/2016/02/16/eci-2016i-sergio-santa-maria-investigador-nasa-expondra-sobre-ciencias-del-espacio-biologia/

Nanotecnología en el ECI 2016 de invierno

img3364_e55d73d49a4e13Oscar J. Perales-Perez (Estados Unidos) expondrá el tema
“Dispersion bactericidal nanocrystals in biocomaptible nanofibers: Synthesis and bactericidal assessment for water disinfection”
y ofreceré la charla
“Oportunidades de estudios graduados (MSc y PhDs) en nanotecnologia e ingenieria en la Universidad de Puerto Rico, Estados Unidos”

Filiación de Oscar J. Perales-Perez, PhD
Professor in Materials Science and Engineering
The NANOmaterials Processing Laboratory
Department of Engineering Science & Materials
University of Puerto Rico at Mayaguez
Estados Unidos

Jorge Abad (Universidad de Pittsbrugh, desde junio en UTEC) expondrá el tema “Hidroeléctricas e hidrovías en la Selva”. El Dr. Abad es profesor en la Facultad de UploadFotoPathIngeniería Civil y Ambiental y de la Facultad de Geología y Ciencias Planetarias de la Universidad de Pittsburgh, PA, EE.UU. Sus principales áreas de investigación incluyen mecánica del transporte de sedimentos, morfodinámica y mecánica de ríos, restauración de ríos, dinámica de fluidos computacional, transporte y procesos de mezcla en el agua, eco-hidráulica, canales submarinos, y temas relacionados con la selva amazónica. El Dr. Abad busca la combinación de estudios experimentales, teóricos, numéricos y de campo para la realización de investigaciones sobre procesos de la tierra y los flujos ambientales. Recientemente, el Dr. Abad fue el organizador de la conferencia internacional “Ríos Tropicales 2012”, que fue financiada por UNESCO y fue llevado a cabo en Iquitos, Perú. El Dr. Abad es uno de los fundadores de CREAR: Centro de Investigación y Educación de la selva amazónica. CREAR desarrolla actividades de investigación y educativas, tales como la organización de dos talleres anuales (en español y en Inglés) sobre temas relacionados con la cuenca del Amazonas, desde la ecología a la Sociología, de la Geología a la ingeniería, desde la economía a las naciones amazónicas, desde la teoría de los ríos hasta cuestiones antropogénicas, entre otros. El Dr. Abad enseña cursos cortos internacionales sobre la teoría y modelado fluvial, cursos recientes tuvieron lugar en México, Brasil, Chile, Argentina, Perú, China y los EE.UU. Antes de incorporarse a la Universidad de Pittsburgh, el Dr. Abad tenía una posición postdoctoral en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, donde también obtuvo su maestría y doctorado en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. El Dr. Abad es autor de 3 capítulos de libros, cerca de 30 publicaciones en revistas internacionales y más de 65 artículos de conferencias. El Dr. Abad ha obtenido diferentes premios internacionales como el “Lorenz Straub”, que le fue otorgado por producir la mejor

Eduardo Gotuzzo (Instituto de Medicina Tropical “Alexander von Humboldt”) expondrá eduardo-gotuzzosobre el
Zika y otras enfermedades infecciones y tropicales
que en el Perú requieren urgente atención.
Master en Medicina Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH, Perú). Médico Cirujano UPCH. Especialista en Infectología y Medicina Interna. Dirige varios proyectos con apoyo internacional que permiten investigar a decenas de jóvenes estudiantes. Fue el primer peruano en ser Presidente de la Sociedad Internacional de Enfermedades Infecciosas. Es profesor adjunto del William J. Harrington Training Programs for Latin American de la Universidad de Miami; del Departamento Internacional de Salud de la Universidad Johns Hopkins y del Departamento de Medicina de la Universidad de Alabama en Birmingham, EE.UU. Hoy es Profesor Principal de la Facultad de Medicina de la UPCH, Jefe del Departamento de Enfermedades Infecciosas y Tropicales del Hospital Cayetano Heredia y Director del Instituto de Medicina Tropical Alexander von Humboldt. Cuenta con mas de 400 articulos cientificos publicados, mas de 40 capitulos de libros de difusión internacional, 2 libros y 6 manuales

marcelgutierrezMarcel fue Embajador para la Región Andina de la ASM y Coordinador del Programa Doctoral en Ciencias e Ingeniería Biológicas de la UNALM. Especialista en Bioeconomía y Biotecnología Industrial con énfasis en enzimas y etanol. Fue Presidente de la Primera Comisión Nacional de Biotecnología en 1986. Ha sido consultor en Biotecnología del BID, Corporación Andina de Fomento, Ministerio de Industria, CONCYTEC e INAGRO y es Editor Asociado del Journal of Omics Research y Editor Regional del Journal of Agriculture, Food and Environment. Investiga en bioprospección molecular, genómica funcional de hongos y desarrollo de factorías celulares para la producción de etanol. Tiene más de 80 publicaciones científicas.
Ricardo Pariona Llanos (Universidad de Sao Paulo) expondrá sobre biotecnología terapéutica.
Possui graduação em Ciências Biológicas (Bacharelado) pela Universidad Nacional Federico Villarreal de Lima – Peru (2002). Realizou iniciação cientifica no laboratório central do Hospital Sergio E. Bernales (Lima ? Peru) nas áreas de Microbiologia e Parasitologia clinica. Concluiu Mestrado em Biotecnologia na Universidade de São Paulo em 2007 e concluiu Doutorado em Ciências na Universidade de São Paulo em 2014. Tem experiência na área de Microbiologia e Parasitologia, desenvolvendo estudos bioquímicos e fisiológicos em microorganismos patogênicos e ambientais. Desenvolveu pesquisas na área da replicação de DNA com ênfase na interação proteína-DNA. Atualmente se encontra realizando Pós doutorado na área de farmacologia (ICB/USP) desenvolvendo estudos de peptidoma e analisando a expressão genica e proteica de células de músculo esquelético sometidos aos efeitos de peptídeos intracelulares.

Ken Takahashi (Instituto Geofísico del Perú) expondrá el tema
ktahashipiuraLa ciencia de El Niño y el evento 2015-16.
Investigador científico con amplios conocimientos de la dinámica del clima a escala regional y planetaria, con experiencia tanto en el análisis de datos observacionales como en la experimentación con modelos numéricos. Cuenta con publicaciones científicas en revistas internacionales arbitradas en diversos temas relacionados con la dinámica del clima en diferentes escalas temporales y espaciales.
Actualmente es investigador científico en el Instituto Geofísico del Perú, donde dirige el área de Investigación en Variabilidad y Cambio Climático.
Temas de Investigacion:
Dinámica del clima (estado climatológico, El Niño, cambio climático), procesos convectivos, circulación general de la atmósfera y el océano, interacción oceano-atmósfera, modelado numérico del clima, variabilidad y cambio climático en el Perú.
Educacion: University of Washington, Seattle, Washington, EEUU
Doctorado (Ph.D.) en Ciencias Atmosféricas, 2006
• Disertación: “Processes controlling the mean tropical Pacific precipitation pattern”
• Asesor: Dr. David S. Battisti

José Oliden (Inictel-UNI) expondrá el tema “Robótica en el Perú” Ingeniero Mecatrónico de joseolidenla Universidad Nacional de Ingeniería. UNI. Primer puesto de la primera promoción (2000). Profesor ordinario de la Facultad de Ingeniería Mecánica, especialidad de Ing. Mecatrónica desde el 2010 y miembro docente desde el 2001. Ex Director del Centro de Tecnologías de Información de la UNI (CTIC-UNI). En este cargo ha demostrado competencia en la gestión, además de promover y gestión de proyectos de investigación e innovación de la UNI y otros financiados por FINCYT. Gerente general de Mechatronic Engineering Engitronic SAC y promotor de empresas de Base Tecnológica START UP e INCUBA-UNI, promotor de 4 empresas de base tecnológica. Jefe del proyecto satelital de la UNI, proyecto Chasqui 1 y Microsatélite. Coordinador del proyecto CANSAT y ROVER CANSAT. Jefe de proyectos FIDECOM y FINCYT. En el proyecto Chasqui dirigió cerca de 70 profesores y alumnos de la UNI quienes potenciaron sus competencias. Dentro de los objetivos propuestos se lograron publicaciones, patentes, exposiciones y posicionamiento en el área satelital; los alumnos de este proyecto están especializándose en el extranjero (11 de maestría, 2 de doctorado, 1 investigador en el AMES RESEARCH CENTER de la NASA) además logró 13 papers en conferencias, 2 patentes, 26 participaciones en congresos nacionales, 22 participaciones en eventos internacionales, 15 asistencias a cursos, 12 tesis redactadas de pregrado redactadas y 9 sustentadas, solo en este proyecto. Promotor y consultor del primer FABLAB de Latinoamérica. Coordinador, organizador, jurado, panelista y expositor en más de 50 eventos entre los que destacan INTERCON, CONIMERA, CONEIMERA, ECI, entre otros realizados por la IEEE, CONIDA, Congreso de la República, Colegio de Ingenieros del Perú y varias universidades del país. Especialista y expositor en Sistemas de Automatización, Robótica, Mecatrónica, Sistemas Embebidos y Sistemas Satelitales. Docente en UPC y USMP. Actualmente Director de INICTEL-UNI.

Sobre los campos de investigación con el sistema satelital peruano expondrá el Gral. Carlos Rodríguez, Jefe Institucional de la Agencia Espacial del Perú.

cnoisCONIDA, en su condición de Agencia Espacial del Perú, es el ente rector de las actividades espaciales en el Perú, considerando que la observación del territorio peruano desde el espacio es de suma importancia para la toma de decisiones en los diversos sectores del Estado, elaboró el Proyecto de Inversión Pública “Implementación y Desarrollo del Centro Nacional de Operaciones de Imágenes Satelitales” bajo las normas del Sistema Nacional de Inversión Pública (SNIP), cuya finalidad es dotar al país de la infraestructura para la recepción, archivado, procesamiento y distribución de las imágenes satelitales a las instituciones del Estado, Gobiernos Regionales y Locales en forma eficiente y oportuna, para ser empleadas en aplicaciones que contribuyan a la mejora de las condiciones socioeconómicas, seguridad y la defensa nacional.

El proyecto contempla la implementación de tres componentes esenciales para el adecuado uso de la información satelital, uno de ellos, el componente terrestre, consideró el diseño y construcción de las edificaciones del proyecto. La estación terrena del CNOIS ocupa un área de terreno de 15 hectáreas en la base científica Punta Lobos de CONIDA en Pucusana, se trata de un complejo conformado por 09 módulos que en su conjunto ocupan 3682 m2 de área construida, al cual se accede por una vía asfaltada.

El racismo a la luz de la biología molecular es el tema que expondrá Ricardo Fujita.
Director Encargado del Centro de Genetica y Biologia Molecular (CGBM), Facultad de Medicina. Profesor Extraordinario Contratado. U. San Martin de Porres (USMP). Biologia ricardofujitaUNMSM (1983 Genetica), DEA (maestría 1988) y Doctorado (1991) en Genetica Molecular, U. Louis Pasteur (hoy Université de Strasbourg) /INSERM-CNRS), Francia (convalidado UPCH 2004). Postdoc (1991-1996) y Junior Faculty (1996-1998) W.K. Kellogg Eye Center, University of Michigan School of Medicine (Ann Arbor, EEUU), Genética Molecular. Proyectos del CGBM incluyen: – Estudios Genéticos (Genómicos y Epigenético) y Diagnóstico de Enfermedades Raras o Huérfanas (incluyen distrofias musculares, retinopatías, glaucoma familiar, síndromes con discapacidad mental). – Origen y migraciones de poblaciones ancestrales sudamericanas y peruanas (Genographic Project) – Inmuno- y Farmacogenómica. – Cáncer hereditario y esporádico (marcadores, medicina personalizada, biopsia líquida (dPCR) – Genotoxicidad. Algunas Técnicas en el CGBM: PCR regular, RT-PCR, dPCR, MLPA, HRM, secuenciación manual y capilar, exome y targeted sequencing. – Mas de setenta articulos en revistas arbitradas – Varios artículos de divulgación científica – Revisor de articulos científicos, tesis, proyectos de entidades nacionales e internacionales. – Consultor y asesor en Genetica, Biotecnologia para entidades públicas (MINSA, MINAGRI, RREE, CONCYTEC) y privadas. Algunas Membresias: Titular de Numero Academia Nacional de Ciencias del Peru. Honorario Colegio de Biologos, Human Genome Organization. Algunos premios: beca doctorales Association Française pour lAtaxie de Friedreich, Association Française contre les Myopathies (AFM). Postdoctoral Award/Project Fight for Sight/National Eye Institute (EEUU). Premio Mentes Brillantes-Proyectos Innovadores para Personas con Discapacidad (Congreso de la Republica Peru). Mas de 50 jóvenes investigadores formados en 18 años, muchos de ellos trabajando en el extranjero.

Tecnología para la fusión nuclear en el ECI 2016 de invierno

Marcos Antonio Albarracín expondrá sobre Física de plasmas

21092011_msplasmaif012Sobre física de plamas expondrá Marcos Antonio Albarracín Manrique (Universidad Federal Santa Catarina, Brasil). La tesis de doctorado de Marcos Antonio fue sobre Diagnóstico de Plasma en Tokamak utilizando Ondas de Alfvén, sustentada en la Universidad de Sao Paulo. Este tema tiene que ver con la fusión nuclear controlada, sobre la que se investiga con vista a eventuales reactores que se proyectan para el futuro. Tiene experiencia en el área de Física de Plasma y Astrofísica con énfasis en el área de fluidos no-relativista y relativista, estrellas compactas, Computadora Hidrodinámica y magnetohidrodinámica – teóric . También tiene experiencia en Oceanografí , con énfasis en Oceanografía Física (circulación atmosférica). Trabajó en teoría y numéricamente con los fenómenos vinculados ondas de choque, la combustión en las estrellas de neutrones, las ondas de Alfvén , magnetohidrodinámica, Plasma y cuántica relativista Teoría Cuántica. Trabajar en aplicaciones Magnetohidrodinámica y plasma teoría cinética en ingeniería aeroespacial. Tiene conocimiento de técnicas numéricas como FDM, FEMENINO, FVM, métodos espectrales y pseudo – espectral. También tiene conocimientos de programación en Fortran y Matlab.

Cristobal Condori (Universidad de Brasilia e Instituto Geofísico del Perú) presentará el trabajo “Actualización de la Escala de Magnitud Local (ML), a partir de Registros de Banda Ancha para el Perú”, realizado con Hernando Tavera, Giuliano S. Marotta, Marcelo Rocha y George S. França.
CristobalCondoriSe ha determinado una nueva relación de escala de magnitud MLpara el Perú, en base a la definición original de Richter y usando el análisis de regresión múltiple de registros simulados para 210 eventos con focos superficiales (≤60 km de profundidad) y distancias hipocentrales entre 10 a 1500 km. La relación de atenuación ha sido evaluada en términos del coeficiente de expansión geométrica (a) y coeficiente de atenuación anelástica (b), siendo de 1.5028±0.0716 y 0.0008±0.00001. La nueva escala de magnitud ML propuesta para el Perú está definida por ML=Log10AWA+1.5028Log10(R/100)+0.0008(R-100)+3±S, donde, AWA es la amplitud (mm) medido sobre un registro de desplazamiento simulado a Wood-Anderson, R es la distancia hipocentral en (km) y S la corrección de estación determinada para cada estación durante la inversión, con los valores entre -0.91 y 0.7. Los resultados para ML presentan buena correlación con los datos proveídos por las agencias internacionales ISC y el NEIC. Asimismo, el valor de atenuación anelástica es similar al de California para distancias menores a 350 km y comparable con los obtenidos para otras regiones altamente sísmicas.

Jason Atoche (Universidad de Brasilia) expondrá sobre nanopartículas magnéticas

Laboratorio

Las nanopartículas magnéticas recubiertas con agentes orgánicos por doble capa, podrían ser aprovechados para un mayor números de aplicaciones [1], si las comparamos respecto a las que sólo tienen un recubrimiento, porque de esa forma estaríamos aprovechando por un lado la primera capa que puede otorgar estabilidad al sistema y la segunda capa podría ser aprovechada para cargar algún fármaco o principio activo de especies vegetales fitoterapêuticas. Pudiendo el sistema ser dispersado en medio apolares. Las técnicas de obtención de nanopartículas magnéticas son rutinarios en muchos laboratorios, con lo que en los últimos años se ha buscado perfeccionar los resultados obtenidos [2], haciendo énfasis en controlar los factores como, tamaño, baja polidispersión, forma, estabilidad, entre otros. Esta afirmación es verificada por la cantidad de publicaciones a nivel mundial sobre síntesis, funcionalización y caracterización de nanomateriales. El trabajo ha sido realizado por un equipo de la Universidad de Brasilia conformado por J.J. Atoche Medrano1, J. Mantilla Ochoa, F. Aragón Herrera, J. A. Huamani Coaquira-

David Pacheco (España) expondrá sobre materiales para la energía y el ambiente

cientifico-peruano-490x578David Pacheco, expondrá el trabajo “Intensificación de procesos: Producción de hidrógeno mediante reactores de membrana”, realizado con un equipo de investigadores de Tecnalia (San Sebastián, España), Eindhoven University of Technology (Holanda) y de la Universidad del País Basco (Bilbao, España).

Intensificación de procesos (PI) es una disciplina emergente dentro de la Ingeniería Química que se basa en el desarrollo de tecnologías de menor tamaño, más limpias, más seguras y más eficientes. La tecnología de reactor de la membrana (MR) juega un papel importante en PI y se basa en un dispositivo que combina la separación (mediante una membrana) y la reacción química catalítica en una unidad; es probable que PI sea la próxima revolución de la industria química.

TECNALIA (España) y TU/e (Holanda) están participando en varios proyectos europeos relacionados al desarrollo de reactores de membrana para la producción de hidrógeno puro utilizando membranas de paladio ultra delgadas (< 5 μm).

Este trabajo se enmarca en los esfuerzos por desarrollar  materiales para la energía y el ambiente.

La coordinadora del ECI por el Senamhi es M.Sc. Irene Trebejo, Directora de Investigación Científica
Su correo electronico es itrebejo@senamhi.gob.pe
Es la comunicación que hemos recibido del Ing. Ezequiel Villegas Paredes, Director Científico del Senamhi, en coordinación con la Presidenta Ejecutiva, Ing. Amelia Díaz Pabló.

Análisis de Eventos en Sistemas de Energía Eléctrica usando Sincrofasores
Marco Antonio Delgado Zarzosa
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC

PROGRAMA Y LIBRO DE RESÚMENES DEL ECI 2017I (30 DE JULIO – 1 DE AGOSTO 2017)

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Programa del ECI 2017 de invierno

Libro de resumenes del ECI 2017 de invierno

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Ciencia y tecnología para salir de la trampa del ingreso medio

Es lo que dijo Sebastián Piñeira (ex presidente de Chile). Apoyó el proyecto de crear Ministerio de Ciencia y Tecnología y política de atracción de talentos (sin importar nacionalidad). Mientras ello ocurre, los políticos peruanos están entrampados en preguntas sobre escándalos y temas de corto plazo.

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EL CRIMEN (ERROR PARA SUS FINES) DE HITLER QUE PROPULSÓ EL DESARROLLO DE ESTADOS UNIDOS

En diciembre de 1938, en Berlín, se descubrió la fisión nuclear. Hitler inmediatamente ordenó la construcción de la bomba atómica. Pero su racismo rechazó a los científicos más connotados, entre los que estaba Albert Einstein, quien convenció a Estados Unidos de recibirlos para fabricarla primero. A partir de entonces, Estados Unidos pasó de ser un país de obreros y campesinos a una potencia científica y tecnológica basada en la atracción de talentos.

Hoy la tecnología se ha difundido en el mundo. China y algunos otros países está recuperando sus nacionales más talentosos. Los grandes capitales van donde hay masa crítica de neuronas para empresas basadas en el conocimiento. Como consecuencia, el desempleo empieza en Estados Unidos y en países que han abandonado la investigación.

El 25% de científicos e ingenieros que trabajan en Estados Unidos son extranjeros, los que ahora se ven tentados a dejar el país de inmigrantes ahora con un presidente que, por lo menos en su campaña electoral, nos les mostró su lado más simpático.

El Perú te espera:

ENCUENTRO CIENTÍFICO INTERNACIONAL 2017 DE VERANO (LIMA, 2 – 4 DE ENERO 2017)

El reactor nuclear de investigación y el estudio de materiales

Modesto Montoya

Centro de Preparación para la Ciencia y Tecnología

Resumen

El reactor nuclear de investigaciones más difundido tiene un núcleo con una estructura de varios materiales entre los que está el uranio 235. Al absorber un neutrón, el núcleo de uranio se fisiona en dos fragmentos altamente radiactivos, los que emiten neutrones que van a fisionar otros núcleos de uranio, dando lugar a la reacción en cadena en las barras combustible. Además, los fragmentos de fisión son altamente radiactivos. En ese marco, los materiales que constituyen la estructura del reactor están diseñados para soportar la radioactividad. La evolución de los materiales nucleares (micro-defectos o cambios de estructura cristalina) y de cualquier otro material puede ser estudiada con los rayos de neutrones. Así, un reactor nuclear de investigaciones es una máquina construida de aleaciones de metales cuya evolución por el uso puede ser estudiada con los haces de neutrones del propio reactor. Cabe señalar que para el estudio de materiales, las técnicas neutrónicas se usan en aspectos que no pueden ser abordados con otras técnicas.

Introducción

El descubrimiento de la radiactividad por Henri Becquerel (1886) aceleró los trabajos de investigación sobre la materia. James Chadwick descubre el neutrón (1934) y Fréderic e Irène Joliot-Curie, 1935 descubren la radioactividad artificial, al producir un isótopo radiactivo del fósforo, bombardeando una lámina de aluminio con una fuente de neutrones. Otto Hahn y Frederik Strassmann descubren la fisión nuclear del uranio inducida por neutrones (1939) y Frederic Joliot, Von Halban y Kowarski descubren que los fragmentos de esa fisión emiten neutrones (1939), lo que hace posible la llamada reacción en cadena y la construcción de reactores nucleares como fuentes de radiación neutrones, de las que se inventan una serie de aplicaciones.

El átomo neutro está compuesto por Z electrones orbitando alrededor de un núcleo, el que, a su vez, tiene una carga de Ze, donde Z es el número atómico. Para cada número atómico Z, pueden haber varios isótopos, es decir nucleidos con el mismo Z pero con diferente A. Algunos de estos nucleidos pueden ser estables o radiactivos. A los radiactivos se les llama radioisótopos. En ciertos tipos de estudio es conveniente referirse a los isótonos, es decir a nucleidos con el mismo N pero con diferente Z. Los nucleidos con el mismo A son llamados isóbaros.

El núcleo, como objeto de estudio, es observado por sus diversas propiedades. Entre éstas se tiene la masa, la carga, su abundancia relativa, las formas de decaimiento y sus vidas medias, la forma como reaccionan, sus niveles de excitación, etc.

Alrededor del núcleo giran los electrones dando lugar a orbitales cuyas formas y radios promedio dependen de sus valores de energía. Los valores de energía de los electrones en los orbitales son discretos y bien definidos para cada átomo.

Los electrones en el átomo tienen estados cuánticos bien definidos a los que les corresponde un orbital y otras características. Los electrones pueden cambiar de estado.

Cuando pasan espontáneamente de un estado correspondiente a una energía Ei a un estado final de energía menor Ef se emite un fotón, un rayo con energía

E=Ei – Ef.

Para que ello ocurra es necesario que el estado final esté desocupado. Un estado cuántico no puede ser ocupado con dos electrones.

El orden de magnitud de los valores de energía involucrada en transiciones entre niveles energéticos atómicos es de 1 electronvoltio (eV). Un electronvoltio  es la energía que adquiere un electrón al atravesar una diferencia de potencial de un voltio
(1 eV = 1,602×10-19 J).

A la inversa de lo anterior, un electrón puede subir nivel energético e incluso salir del átomo cuando recibe energía del exterior, a través de un fotón o de una partícula. En este caso, el átomo  absorbe la energía

E=Ef – Ei.

El núcleo también tiene un comportamiento cuántico como el de las capas electrónicas. Tiene estados cuánticos a los que corresponden determinados valores de energía. El paso entre niveles significa cambios de energía en forma similar a la que ocurre en los átomos. La gran diferencia se da en los valores de energía. Mientras que en las transiciones entre niveles atómicos se involucra valores de energía del orden de los eV, en las transiciones nucleares entran en juego miles o millones de eV (MeV).

Ley del decaimiento radiactivo

Una cantidad que caracteriza la radiactividad es la actividad A, definida como el número de decaimientos por unidad de tiempo. La actividad decae con el tiempo según la siguiente fórmula

A = A0e-λt,

donde A0 es la actividad inicial, en t = 0.

La unidad en la que se expresa la actividad es el becquerelio (Bq), definida como una desintegración por segundo. La unidad de valor histórico es el curio (Ci)

1 Ci = 3,7×1010 Bq.

El período de semi-desintegración es el tiempo necesario para que la actividad decaiga a la mitad. Por lo tanto,

t½  = 0,693λ.

También se define la vida media τ, como el promedio de vida de los núcleos, que viene a ser

τ = 1/τ.

Los tipos de radiactividad más conocidos son la radiactividad alfa, es decir la emisión de partículas alfa, que son núcleos de 4He, la radiactividad beta, consistente en emisión de electrones y positrones (acompañados de neutrinos, casi indetectables) y la radiactividad gamma, consistente en emisión de  fotones (ondas electromagnéticas), como los rayos X. Para el análisis químico se usa bastante la detección de rayos gamma, característicos de cada nucleido. La energía de estos se encuentra entre 0,1 y 10 MeV.

Los rayos gamma presentan ventajas para su estudio, entre las que se tienen su baja atenuación en el aire y su alta resolución que se obtiene en la medición de su energía.

Los radioisótopos naturales se encuentran en los materiales de la Tierra, en rocas y minerales que se formaron con la Tierra hace 4500 millones de años. Estos radioisótopos están ligados a materiales en el interior de la Tierra, lo que no constituye un riesgo para la salud. Sin embargo, de ellos se emite el radón, que es un gas radiactivo.

Dado que las sustancias que conforman la Tierra han sido formadas en reacciones nucleares, existen algunas que aún son radiactivas. Como los átomos no son uniformemente distribuidos, esta componente no tiene la misma intensidad en todos los lugares de la Tierra.

El reactor nuclear como fuente de neutrones

Un reactor de investigaciones clásico está rodeado por un cilindro de concreto que contiene agua y un blindaje de concreto pesado. Es como una piscina cilíndrica en cuyo fondo se encuentra el núcleo del reactor. Generalmente tienen uranio enriquecido al 20 % de uranio 235, en elementos combustible (El uranio natural está compuesto por 99,3 % de uranio 238 y 0,7 % de uranio 235).

El reactor de investigaciones RP-10 de Huarangal

Cuando un núcleo de uranio 235 absorbe un neutrón, se fisiona en dos fragmentos,  cada uno de los cuales emite alrededor de 2 o 3 neutrones, que a su vez serán absorbidos por núcleos de uranio 235, los que, asimismo, fisionarán en dos fragmentos, y así sucesivamente, produciéndose la llamada reacción en cadena. Para controlar esta reacción en cadena, se usa barras de control absorbentes de neutrones, en base a cadmio, plata  e indio.

Para lograr un mayor número posible de neutrones en el núcleo del reactor, se tiene reflectores de neutrones, elaborados en base a grafito y berilio que rodea el área del núcleo del reactor.

El núcleo del reactor es refrigerado por un flujo de agua. El agua sirve también como moderador de neutrones, es decir que disminuye la velocidad de los neutrones de fisión a la región de velocidades con mayor probabilidad de ser absorbidos por el uranio 235 para ser fisionado.

El tanque del reactor RP-10

En núcleo del reactor RP-10 constituye un laboratorio de materiales.

El reactor se controla desde una sala a la que llegan los diversos parámetros de funcionamiento. Para ello se cuenta con instrumentos de medición y control en diversas posiciones del reactor.

Los instrumentos neutrónicos, que comportan detectores de neutrones, entregan datos sobre la producción neutrónica y la seguridad tanto del personal como de la instalación. Se tiene sistemas seguridad para señalar situaciones de riesgo y responder automáticamente con acciones de seguridad. Estas acciones son: alarma, reducción de potencia, inserción automática de barras o parada del reactor.

Se cuenta también con instrumentos no nucleares de medición, que proporcionan medidas de temperatura, presión, caudales y niveles de agua en diversos lugares de la instalación. Estos parámetros son controlados automáticamente y en caso de anormalidad se pone en funcionamiento sistemas de alarma y seguridad para proteger la instalación.

En el recinto del reactor se tiene una celda caliente  que recibe muestras irradiadas en el núcleo, las que deben ser luego desplazadas al nivel cero para llevarlas a la planta de producción de radioisótopos.

Posiciones de irradiación

El reactor de investigación es usado como fuente de neutrones, los que se generan en el núcleo del reactor e invaden su vecindario. Para la utilización del reactor se cuenta con posiciones de irradiación, donde se colocarán las muestras a ser irradiadas tanto para su estudio como para su transformación.

En el núcleo se tiene posiciones de irradiación sobre los que existen flujos de neutrones.  Del borde del reactor salen tubos radiales hacia la sala experimental que rodea el bloque blindado.

Eventualmente se construye  columnas de grafito, situada entre el núcleo y el blindaje, la que permite termalizar los neutrones es decir disminuir su velocidad hasta un promedio que admite la temperatura de la columna.

Se tiene también sistemas de tubos neumáticos que permiten irradiar muestras en el reflector del reactor o en la columna térmica. Las muestras son enviadas desde el laboratorio de activación neutrónica o desde la planta de producción de producción de radioisótopos, según se requiera análisis químicos o sustancias activadas para usos médicos e industriales, respectivamente.

Las aplicaciones de los flujos neutrónicos en la sala experimental se realizan gracias a los tubos cuya disposición geométrica depende del tipo de flujo neutrónico que se requiere. Los tubos radiales reciben la radiación más rica. Si se requiere una razón mayor entre el flujo de neutrones térmicos y el flujo de neutrones rápidos, se construyen tubos tangenciales con una colimación tal, que la radiación llegue al final del tubo[1]

Los reactores de investigación han sido aplicados en diversos campos de la ciencia y la tecnología[2]. Desde el punto de vista de sus aplicaciones, el reactor de investigación es considerado esencialmente como una fuente de neutrones.

Los usos de los haces de neutrones

Los neutrones se comportan como partículas o como ondas pero también como dipolos magnéticos microscópicos. Estas propiedades de los neutrones son las que permiten obtener información que no es posible con otro tipo de radiación.

El neutrón es eléctricamente neutro, no destructivo y puede penetrar muy profundamente en la materia. Esto último se debe a que no siente el campo eléctrico del núcleo y de los electrones, por lo que pasa sin atraído ni repelido. Los rayos neutrónicos sirven entonces como sonda microscópicas para estudiar muestras bajo condiciones extremas de presión, temperatura, campo magnético y en ambiente donde se estén produciendo reacciones químicas.

Dado que el neutrón es un dipolo magnético microscópico, su movimiento es afectado por campos magnéticos de los materiales. Ello permite obtener información del comportamiento magnético microscópico de los materiales, incluso a nivel atómico.

Los rayos neutrónicos que salen de los reactor de investigación tienen una longitud de onda entre 0.1 Å y 1000 Å, lo que permite estudiar estructuras atómicas y moleculares.

Las energías de los neutrones de los reactores de investigación son del orden del mili electronvoltio (meV), del mismo orden de magnitud que las ondas coherentes en los cristales y los modos de vibración de las moléculas. Ello permite estudiar intercambios de energía entre 1 meV y 1 eV, entre el neutrón y la muestra en la que incide.

La probabilidad de interacción del neutrón con los núcleos varía mucho entre uno y otro núcleo vecino en masa. Esto nos permite observar la presencia de materiales livianos en matrices de materiales pesados. Además puede distinguirse los isótopos de un elemento. Por ejemplo el hidrógeno del deuterio. El neutrón es bastante sensible al hidrógeno, por lo que puede estudiarse los materiales de almacenamiento de hidrógeno.

Todo ello hace que los haces de neutrones sean usados en diversos campos, entre los que se tiene:

  • Física del estado sólido, ciencia de materiales y química.
  • Estudio de estructuras de materiales: cerámicas, cerámicos superconductores a altas temperaturas, materiales magnéticos usados en aplicaciones electrónica y aplicaciones eléctricas.
  • Almacenamiento de hidrógeno en metales, en el marco del desarrollo de fuentes renovables de energía.
  • Estudio de la elasticidad en plásticos.
  • Estudio de coloides.
  • Materiales biológicos, los que son ricos en hidrógeno.
  • Materiales biológicos, proteínas, virus, fotosíntesis en plantas.
  • Debido a su carácter no destructivo, sirve para estudiar estrés residual en materiales, corrosión e inhomogeneidades y trazas en materiales.

Técnicas neutrónicas

Para los estudios antes mencionados se cuenta con las técnicas de análisis por activación neutrónica, difracción de neutrones, dispersión en ángulos pequeños y dispersión inelástica.

El análisis por activación neutrónica consiste en la irradiación con neutrones de la muestra para convertirla en radiactiva, detectar su radiactividad y por su espectro energético realizar un análisis cualitativo y cuantitativo.

La difracción de neutrones permite estudiar la estructura cristalina de materiales de diverso grado de complejidad.

La dispersión en ángulos pequeños  permite estudiar la forma en la que las partículas están dispersas en un sistema. Con esta técnica se estudia granos, burbujas.

Con la dispersión inelástica de neutrones se estudia las vibraciones, rotaciones y movimiento de los átomos en la muestra.

Análisis por activación neutrónica

El análisis por activación neutrónica (AAN) es una técnica bien establecida a nivel mundial. Los EEUU usa el AAN para propósitos de estandarización en el Geological Service. Para ello se usan los neutrones térmicos de los reactores nucleares, debido a su alta sección eficaz en muchos elementos.

Sin embargo, los neutrones de 14 MeV también son usados, por la facilidad de su producción con aceleradores pequeños, y porque detectan N, O, Si, P, Tl y Pb, lo que es difícil o imposible hacerlo con neutrones térmicos. V.P. Guinn[3] ha dado límites de detección para 71 elementos con flujos de 1013cm3/s durante una hora y un conteo con un detector de NaI(Tl) (un detector de Ge(Li) tiene una sensibilidad similar pero una mejor resolución). En la tabla se presentan los valores más altos posibles obtenidos con el AAN. Las sensibilidades alcanzadas dependerán de la matriz:

Sensibilidad (g) Elemento

10-12-10-11:        Mn, In, Eu

10-11-10-9:         Rh, Ag, Ir, Au

10-9-10-8:          Na, Al, Co, Cu, W, U

10-8-10-7:          Cl, Ti, Zn, Pt, Hg, Th

10-7-10-6:          F, Mg, Cr, Ni, Cd, Pb

10-6-10-5:          Ca, Zr

10-5-10-4:          Si, S, Fe

Una variante del análisis por activación neutrónica es el análisis de los rayos gamma inmediatos de captura, en la que irradiación y conteo se hacen simultáneamente. En el caso de un reactor, el dispositivo experimental se sitúa al final de un tubo de irradiación neutrónica. Los detectores colocados en torno a la muestra serán de alta eficiencia. Para un flujo de 2×108n/cm2s sobre una muestra y un detector Ge(Li) se ha estimado[4] un rango de detección que va desde 10-8-10-7 g, para B, Cd, Sm y Gd, pasando por 10-5-10-7 g para un grupo en el que se incluye Ni, Cu, Ag hasta 10-3-10-1g para un grupo que incluye C, B, Sn, Pb.

Las desventajas están en que algunas muestras necesitan mucho tiempo de decaimiento,  antes de medir la radiactividad inducida, como es el caso del cobalto que es de unas seis semanas. Otra desventaja es el costo, mucho mayor que las técnicas convencionales.

Neutrografía

Los haces de neutrones que salen por lo tubos desde el centro del reactor hacia la sala experimental tienen numerosas aplicaciones. La más difundida es la neutrografía, que es una radiografía de un objeto usando los rayos neutrónicos. Debido a que los neutrones son frenados por los elementos livianos y no tanto por los pesados, la neutrografía permite examinar detalles correspondientes a partes de plástico u otros materiales ligeros, dentro de cuerpos metálicos.  Así, por ejemplo, permite ver irregularidades en explosivos y elementos propulsores, observación de motores de aviación, resinas en ruedas de vehículos, circuitos impresos, mísiles.  Este tipo de examen sería muy difícil o imposible de hacer mediante la radiografía común, con rayos X, ya que estos van a ser frenados por las partes metálicas externas. Con neutrografía se analiza y detecta fisuras y fallas  en estructuras metálicas, corrosión de aluminio, prueba de blindajes a base de plomo.

Difracción de neutrones

En un cristal existen varios planos o conjuntos de planos paralelos formados por átomos de cristal. La distancia entre los planos es designada por d. Si un haz de neutrones con un espectro continuo incide sobre el cristal, formando un ángulo θi con el conjunto i de planos paralelos, se obtendrá un haz reflejado con una longitud de onda asociada  λi que cumple la relación de Bragg:

2dsen(θi) = nλi

donde n es un número entero. De este modo se obtiene haces de neutrones con valores de λ dentro de intervalos angostos que permiten considerarlos monocromáticos.

Si el haz de neutrones tiene una composición monocromática e incide sobre un cristal, formando un ángulo θ con los planos de ese cristal, se producirá la desviación de este haz solamente si el ángulo θ obedece la relación de Bragg. A partir de la distribución angular de los neutrones dispersados puede identificarse los ángulos  θi que corresponderán a las distancias di entre los planos del cristal.

La difracción de neutrones sirve para estudiar la estructura cristalina de los metales y aleaciones, de la que dependen las propiedades mecánicas y eléctricas.

Conclusiones

El reactor nuclear de investigaciones es una máquina compuesta de aleaciones especiales, cuyas características son evaluadas con rigurosidad en el tiempo. Al mismo tiempo, el reactor nuclear de investigaciones cuenta con posiciones de irradiación neutrónica o haces de neutrones que sirven para hacer análisis elemental cualitativo y cuantitativo de materiales. También se cuenta con sistemas de neutrografía que permite estudiar fallas y cavidades internas a piezas metálicas. Además, con difracción de neutrones se puede analizar estructuras cristalinas relacionadas con las propiedades  para las que fueron diseñadas dichas las aleaciones correspondientes. Por otro lado, los controles automatizados y las mediciones de múltiples parámetros del reactor nuclear lo convierten en un centro de investigaciones interdisciplinarias en las que la metalurgia y la ciencia de materiales tienen un importante rol que jugar.

Referencias

[1] H. Maier-Leibnitz, Proc. of a Symp. on Pile Neutron Reactor in Phys., IAEA, Viena, 1966

[2] Proc. of a IAEA Symp. on Research Reactor and Utilization, Viena, 1970

[3] V. P. Guinn, J. Radianal. Chem. 72

[4] D. L. Anderson et al., Neutron-Capture Gamma- Ray Spectroscopy and Related Topica, T. von Egidy et al. (eds.), (Bristol: Inst. of Phys.) 655

Perspectivas de la energía nuclear

Modesto Montoya

Academia Nuclear del Perú

 

Introducción

Debido a su uso como combustible para generar energía eléctrica sin emisiones de gases invernadero (como sí ocurre con el uso de los combustibles fósiles), el uranio retomará su importancia comercial -perdida a raíz del accidente de Chernobil, del desmantelamiento de armas nucleares y del accidente provocado por un tsunami en Fukushima-.

La perspectiva nuclear se esclarece más en países que, por el calentamiento nuclear, sufren la pérdida de gran parte de sus recursos hídricos, como es el caso dramático de Venezuela que sufre de escasez hidroenergética.

El freno nuclear de Chernobil

Por una sorprendente serie de errores de operación, en Chernobil, la madrugada del 26 de abril de 1986 se produjo una explosión en un reactor nuclear, lo que liberó material radiactivo al ambiente y, por acción de viento, en menor o mayor grado, contaminó con isótopos radiactivos los países de Europa Occidental y Oriental. Como consecuencia del accidente de Chernóbil, se frenó la construcción de plantas nucleares y temor hizo que los gobiernos tomaran con cautela el tema nuclear.

El temor a las centrales nucleares recrudeció tras el accidente de Fukushima ocurrido el 11 de marzo del 2011.

El calentamiento global y la energía nuclear

De haberse usado más intensamente la energía nuclear no habría ocurrido el calentamiento global, producido por los combustibles fósiles. La necesidad de diversificación de fuentes energéticas y de autonomía energética han hecho regresar el interés por los reactores nucleares.

En el Perú, si bien existe un gran potencial hidroeléctrico, éste se encuentra en la cuenca del Amazonas, lejos de los mayores centros de producción, ubicados en la Costa, por lo que se hace necesarios costosos sistemas de transporte. Además, la variabilidad climatológica ya nos ha mostrado en años pasados la fragilidad del sistema, dejándonos con poca agua y baja potencia eléctrica, lo que nos hizo gastar un dineral en grupos electrógenos.

En diversos foros especializados se ha manifestado que desde la década de 1970, por efecto del calentamiento global, los glaciares peruanos han disminuido en 30 por ciento –lo que pone en riesgo de desabastecimiento a las comunidades que dependen de los deshielos para su supervivencia– y que desde 2025 el Perú sufrirá estrés hídrico permanente. Sólo el 0.26 por ciento del agua de la Tierra es dulce y accesible para el consumo, y se encuentra en lagos, ríos, glaciares y acuíferos poco hondos; el 97.5 por ciento es salada; y el 2.24 por ciento es dulce, formada por las aguas congeladas en las profundidades del Antártico y las subterráneas. De los glaciares tropicales, el 77 por ciento está en el Perú, y sus deshielos son utilizados por el 60 por ciento de la población nacional. Los glaciares en América del Sur se hallan ubicados en el Perú (71%), Bolivia (20%), Ecuador (4%) y Colombia (4%).

Estas perspectivas del potencial hídrico en el Perú plantean la necesidad de recurrir a la fuente nuclear para abastecer de energía para mantener el ritmo de crecimiento.

La minería del uranio

La importancia del uranio 235 reside en su propiedad de fisionar al absorber neutrones. En la fisión del uranio se libera una energía millones de veces más elevada que la que se libera en una reacción química. Por ello, el uranio 235 es usado para hacer explosivos nucleares o para hacer funcionar reactores nucleares que transforman la energía nuclear liberada para producir energía eléctrica.

El átomo de uranio es el más pesado que se encuentra en la naturaleza. Su núcleo tiene 92 protones y sus isótopos más abundantes son el uranio 238 (146 neutrones) en 99,28% y el uranio 235 (143 neutrones) en 0,71%. El uranio se formó con la Tierra hace 4.500 millones de años. Desde entonces muchos de sus átomos se han transformado en otros elementos, algunos de los cuales son radiactivos. Uno de ellos es el radón, un gas radiactivo que está presente en diversa cantidad en todas las minas, especialmente en las de uranio. Dado que se encuentra en algunas rocas del subsuelo, los edificios construidos con concreto pueden ser emisores de este gas.

Los procesos de la minería del uranio son similares a los de otros metales. Uno de los métodos de extracción consiste, primero, en reducir el mineral a partículas de tamaño uniforme, para luego extraer el uranio y otros metales con la técnica de lixiviación química usando ácido sulfúrico. Después, con ayuda de kerosene se separa el uranio. Luego se usa amoníaco para precipitarlo. Para separar el amoníaco se pasa el precipitado por un horno calcinador, del que se extrae un concentrado de uranio que contiene mayormente óxido de uranio, U3O8, en una forma llamada ‘torta amarilla’, la que es trasportada en cilindros para ser vendido en el mercado de materias primas.

Los procesos de la minería del uranio conllevan riesgos radiactivos. El mineral de uranio contiene otras sustancias radiactivas, como por ejemplo el torio y el radio. También contiene radón, un gas radiactivo que se escapa en momentos de abrir la mina y es respirado por los mineros que no usen máscara especial. Los átomos de este gas se transforman en otros átomos radiactivos. El gas radón viaja en el agua o en el aire.

Dicho lo anterior, debe añadirse que las sustancias que hemos mencionado son naturales y significa un pequeño añadido a la radiactividad natural en una cantidad que debe ser medida con sistemas de detección de radiactividad. Aparte de ello, los riesgos de contaminación de la minería de uranio son los mismos que los de la minería en general, para la cual hay conocidas normas ambientales a seguir. En lo que respecta al carácter radiactivo de la minería de uranio, debe tomarse las medidas para que la dosis de radiactividad adicional que signifique esta minería no sobrepase los límites que dictan las normas.

Con el descubrimiento del potencial energético del uranio, en los años 50, en todo el mundo se inició programas de exploración uranífera. A fines de los años 80, al bajar la tensión mundial, disminuye el interés por ese material fisil; sin embargo, la duplicación de su precio entre 1999 y 2004, y las previsiones de su crecimiento imparable, incentivan el interés empresarial por este estratégico elemento.

Entre 1954 y 1960, con la cooperación de Estados Unidos, en el Perú se identificaron 76 localidades uraníferas, descubriéndose numerosos indicios y anomalías en un territorio analizado de120 000 kilómetros cuadrados.

En 1977, el IPEN, con la asistencia técnica del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), inició otra fase de prospección, incluyéndose experimentos para la concentración y refinación de los minerales radiactivos, con vista a la explotación de yacimientos de uranio. Se realizó reconocimientos terrestre y aéreo con detectores de radiactividad, analizándose física y químicamente grandes cantidades de mineral, y examinándose unos 200 km de labores subterráneas. Se llegó a determinar que unos 376 450 kilómetros cuadrados del territorio tenían posibilidades de contener uranio.

El trabajo permitió delimitar 7 ambientes geológicos divididos en 32 unidades de prospección, las más favorables de las cuales se encontraron en Junín, Pasco, Ayacucho y Puno. Se escogió Puno, en la región de Macusani, donde se trabajó unos 1 000 kilómetros cuadrados del prospecto de Chapi. Se identificó unas 3 396 toneladas de uranio. Considerando las características de la región, se estima que el potencial asciende a 30 000 toneladas en todo el distrito uranífero de Macusani.

Las preocupaciones crecientes sobre el calentamiento global y la contaminación han llevado a convenciones internacionales tendientes a limitar el consumo de combustibles fósiles. Una de las alternativas más viables para la generación de energía eléctrica sin emisión de gases invernadero es la proveniente de la fisión del uranio. La combustión de uranio en una planta nuclear no emite contaminantes a la atmósfera. El combustible libera energía y se convierte en residuo radiactivo, para ser procesado en plantas especiales, y luego almacenados definitivamente en lugares con propiedades de estanqueidad que soporte tiempos muy largos y evite contacto con la población.

Como van las cosas, el futuro será nuclear, y el Perú es uno de los países con experiencia, adquirida en la exploración uranífera y en la explotación de un reactor nuclear de investigaciones. Sin embargo, cabe señalar que el uranio, a pesar de su valor estratégico, sigue siendo materia prima, a partir de la cual, con ciencia y tecnología, se construye reactores nucleares para generar energía eléctrica o para la investigación de nuevos materiales, en especial de los nanomateriales. Y es precisamente en el dominio de los nanomateriales que los investigadores peruanos empiezan a trabajar en el Centro Nuclear de Huarangal.

Enriquecimiento del uranio y cooperación sudamericana

Hasta aquí se ha descrito una actividad primaria, como la que hay en la minería en general. Un paso adicional es la transformación de U3O8 en UO2 para usarlo en reactores que funcionan con uranio natural. Sin embargo, la utilización más sensible del uranio empieza con la conversión del U3O8 en hexafluoruro de uranio, UF6, con el que las plantas de enriquecimiento separan el uranio 235 del uranio 238.

Brasil ha desarrollado la tecnología de enriquecimiento de uranio a pequeña escala usando la tecnología de la ultracentrifugación. Cabe señalar que Brasil ha firmado el Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares, mediante el cual se compromete a usar la tecnología nuclear solo para fines pacíficos, bajo el control del Organismo Internacional de Energía Atómica. Pese a ello, no ha permitido que los inspectores de esa entidad tengan acceso al equipamiento con el que se enriquece el uranio.

Brasil quiere dominar el ciclo completo de combustible nuclear, desde la minería hasta la construcción de reactores nucleares y el procesamiento de residuos. Para ello se requieren grandes inversiones.

Tentación militar

El premio Nobel de la Paz 2005 adjudicado al doctor Mohammed el Baradei, y al Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) que dirige, coincidió con el 60 aniversario de la prueba de la primera bomba atómica en Estados Unidos y la utilización militar que se hizo de esta tecnología, en Hiroshima (6 de agosto 1945) y en Nagasaki (9 de agosto 1945), causando más de 100 000 víctimas en algunos segundos. El OIEA se dedica precisamente a evitar la proliferación de aplicaciones militares y promover las aplicaciones pacíficas de la tecnología nuclear, disminuyendo la probabilidad que se repita un holocausto similar.

Después de Segunda Guerra Mundial, tras el demostrado poder disuasivo de la bomba atómica, varios países trataron de construir la suya. Por ello, ante el inminente riesgo de proliferación de armas nucleares, Estados Unidos promovió las aplicaciones pacíficas de la energía nuclear.

En el año 1957, la Asamblea General de las Naciones Unidas creó el OIEA, destinado a proveer de material fisionable a los países que desearan emprender proyectos nucleares pacíficos. El año 1970 se empezó a firmar el Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares (TNP), en el que se establece el derecho de las potencias para mantener su poder nuclear y la renuncia de los otros a tratar de alcanzarlo. A cambio de ello, los países con menor desarrollo reciben cooperación técnica para las aplicaciones pacíficas de la energía nuclear. Sólo Israel, Pakistán e India no han firmado el TNP.

El problema que surge en la aplicación del tratado reside en la dificultad que existe para diferenciar el desarrollo tecnológico pacífico y el que puede derivar rápidamente al terreno militar. En efecto, el uranio enriquecido sirve de combustible para generar energía eléctrica, para un reactor de investigación o para construir una bomba atómica. Con unos cuantos kilos de uranio 235 puede construirse una bomba atómica sin mayor problema. Lo complejo es obtener el uranio 235 puro. El uranio natural está compuesto por 99.3 % de uranio 238 y 0.7 % de uranio 235, y la separación del uranio 235 del uranio 238 es un verdadero problema tecnológico.

Todos los países que tienen reactores nucleares deben comprar combustible nuclear compuesto de uranio enriquecido. Por ejemplo, el Perú necesita recargar su reactor nuclear de Huarangal con uranio enriquecido al 20%. Por ahora debe comprarlo en el extranjero. Si quisiéramos alcanzar independencia tecnológica para elaborar nuestro propio combustible, tendríamos que comenzar enriqueciendo uranio, lo que haría caer dudas sobre nuestros objetivos.

El OIEA tiene la delicada labor de vigilar y analizar cada actividad nuclear sospechosa de objetivos militares. Por ello se ha ganado la incomprensión de algunos países que, como Irán por ejemplo, desean dominar la tecnología del enriquecimiento de uranio.

Hoy en día, la seguridad nuclear se ha convertido en un tema global, especialmente en tiempos en que los grupos terroristas parecen estar dispuestos a todo. En ese contexto, Estados Unidos apoya proyectos de seguridad física en centros nucleares para evitar ataques y robos de material que podría ser usado para construir las llamadas “bombas sucias”, capaces de crear zozobra en ciudades densamente pobladas.

Finalmente, el OIEA también promueve el uso seguro de los instrumentos nucleares usados en los diversos campos de la actividad humana. Para ello organiza innumerables cursos de capacitación sobre los efectos de la radiactividad en los seres humanos y la manera de utilizar los equipos nucleares con el menor riesgo posible.

El Perú se beneficia de la cooperación del Organismo Internacional de Energía Atómica, llevando a cabo proyectos de desarrollo en minería, agricultura, medicina, medio ambiente, entre otros. En tal sentido, el premio Nobel de la Paz 2005, otorgado al OIEA y a su director, constituye un reconocimiento al valor de la ciencia y la tecnología para el desarrollo.

La tentación nuclear y el temor de las potencias

A pesar de la declarada oposición de los Estados Unidos y la preocupación de los demás países, Irán parece estar decidido a desarrollar su programa de enriquecimiento de uranio, alegando que trata de dominar el ciclo nuclear completo con fines pacíficos. Varios otros países han tomado el mismo camino, pero Irán es el que más preocupaciones genera en las potencias nucleares. El Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares (TNP), firmado en 1970, establece el derecho de las potencias nucleares para mantener sus armas nucleares y la renuncia de los demás países a tratar de obtenerlas.

¿Y qué tan difícil es hacer una bomba? No tanto si se contara con unos cuantos kilos de uranio 235 enriquecido, pero lo difícil es precisamente obtener ese combustible. El uranio natural está compuesto por 99.3 % del isótopo uranio 238 y 0.7 % de uranio 235, y la separación del uranio 235 del uranio 238 es problema tecnológico complejo, debido a que ambos isótopos tienen las mismas propiedades químicas, deben aplicarse técnicas físicas nucleares en vez de las convencionales técnicas químicas.

Una de las maneras de separar el uranio 235 del uranio 238 es aprovechar su diferencia de masas para filtrarlo por difusión gaseosa en plantas de gran envergadura y muy costosas en energía. Otro método es el de la separación isotópica usando una combinación de campos eléctricos y magnéticos, para lo cual se necesita un acelerador de partículas. La técnica más avanzada es la de excitación láser de los átomos de uranio, en la que se aprovecha los diferentes valores de energía que se necesita para ionizar el uranio 235 y uranio 236. Una vez ionizado al estado gaseoso con rayos de luz, cualquiera de los dos isótopos de uranio puede ser removido sin mayor problema con campos eléctricos.

Irán ha parece haber escogido el método intermedio, basado en la centrifugación gaseosa, para lo cual necesita miles de centrifugadoras gaseosas, las que difícilmente se pueden ocultar. Este método se basa en la diferencia de masas entre el uranio 235 y el uranio 238 para separarlos en un movimiento centrífugo.

Irán argumenta que no está violando el TNP, dado que el combustible nuclear será usado para fines pacíficos. Las potencias europeas ponen en relieve la falta de seguridad que ofrece Irán para que, una vez poseedor de uranio enriquecido, no construya su bomba nuclear. Es un tema delicado, en la medida de que el uranio enriquecido puede ser usado tanto como combustible para reactores nucleares como para construir una arma atómica. Del combustible altamente enriquecido a la bomba hay pocos pasos, pero, al mismo tiempo, el dominio de la tecnología de enriquecimiento significa independencia tecnológica en un programa nuclear pacífico.

Todos los países que tienen reactores nucleares deben comprar combustible nuclear para mantenerlos operativos. Perú necesita recargar su reactor nuclear de Huarangal con 3 millones de dólares de combustible, y los debe comprar en el extranjero. Si quisiera elaborar su propio combustible, tendría que iniciar un costoso programa de enriquecimiento de uranio, con lo que generaríamos más de una preocupación entre las potencias y los países vecinos. Brasil, a pesar de presiones internacionales para que no lo hiciera, ha empezado un programa de enriquecimiento de uranio con el método de centrifugación, apuntando a autoabastecerse de combustible para su programa energético nuclear.

Evidentemente, el tratado de No Proliferación de Armas Nucleares es asimétrico. Los países que han firmado el TNP han renunciado a su independencia nuclear. Todo lo que hagan será vigilado por el Organismo Internacional de Energía Atómica, el que comunica a las Naciones Unidos sobre cualquier intento de desvío de la tecnología nuclear para fines no pacíficos. Sólo Israel, Pakistán e India no han firmado el TNP y, en principio, nadie debería objetar lo que esos países hagan en el campo nuclear.

A cambio de la renuncia a su independencia nuclear, los países miembros del TNP reciben cooperación técnica para las aplicaciones pacíficas de la energía nuclear en casi todos los campos de la actividad humana, especialmente en medicina, agricultura y protección del medio ambiente. Sin embargo, cuando un país alcanza un alto desarrollo nuclear parece verse tentado por la bomba. Y esto no es exclusivo de la tecnología nuclear.

Fusión nuclear: la inagotable fuente de energía

La Comisión de Energía Atómica de Francia, después de dos años de negociaciones, ha logrado que las autoridades de los países participantes en proyecto ITER decidan que el planeado reactor de fusión de investigación sea construido en Cadarache, Francia. Este proyecto busca construir un prototipo de reactores nucleares de fusión con el hidrógeno como combustible. Será una fuente inagotable de energía y casi no contaminante. La fusión nuclear es la unión de dos núcleos livianos como los isótopos de hidrógeno, en contraposición con la fisión nuclear, que es la separación en dos fragmentes de un núcleo pesado como el uranio. En ambos casos hay liberación de grandes cantidades de energía, con la diferencia que la fisión genera contaminantes radiactivos de vida larga, lo que no es el caso de la fusión nuclear.

Francia tiene un gran desarrollo en el campo nuclear y en la fusión nuclear en particular. En los años 80 algunos de los colegas físicos nucleares que estudiaban la fisión nuclear partieron a Cadarache, apostando por la fusión nuclear. Hoy su éxito científico ha hecho posible decidir que allí se construirá el reactor ITER, a un costo de 10 mil millones de dólares, con la participación de China Popular, la Comunidad Europea, Japón, Corea, Rusia y los Estados Unidos, auspiciados por el Organismo Internacional de Energía Atómica

La historia de la cooperación para el ITER empieza en 1985, con la propuesta de la antigua Unión Soviética para construir una máquina de fusión, convocando a los países que realizaban experimentos en ese campo. Era claro que un solo país no podía llevar a cabo este ambicioso proyecto. Estados Unidos, Japón y Europa aceptan el reto. Los primeros diseños empezaron el año 1988 y terminaron el 1990. La primera fase de la ingeniería detallada termina el 1998. Este año, por razones internas, Estados Unidos se retira del proyecto. La fase de ingeniería detallada terminó el 2001 y la fase de coordinaciones técnicas acabó el 2002. Este año se inicia la negociación para seleccionar el lugar de construcción del reactor de fusión nuclear y las condiciones de financiamiento. Estados Unidos y China se unen a esa negociación.

El 4 de diciembre de 2003, los científicos franceses lograron una descarga de plasma de una duración de más de 6 minutos sobre un recinto toroidal (forma de un neumático de vehículo), liberando apreciables cantidades de energía. De esa manera se rompía el record de septiembre del 2002, fecha en la que liberó energía durante 4 minutos y 25 segundos. Esa máquina llamada Tore Supra es tres veces más pequeña el ITER, cuyo diseño es muy parecido. Para contener tanto calor se usa bobinas de superconductoras, las que crean un campo magnético que no permite el escape del plasma.

El proyecto ITER investiga las propiedades de la física de plasmas apuntando a la construcción de plantas eléctricas basadas en la fusión nuclear de núcleos de hidrógeno, elemento superabundante en la Tierra. El plasma de hidrógeno opera a unos 100 millones de grados Celsius y producirá uso 500 megavatios de potencia. Todo está listo para empezar la construcción de la instalación y su primera operación está planeada para el 2015.

Los esfuerzos son plenamente justificados porque el éxito del proyecto significaría una fuente inagotable de energía, dado que el combustible es el abundante hidrógeno y que no es contaminante como los otros medios, especialmente los basados en combustible fósil, responsables del actual calentamiento global.

Este proyecto crucial es uno de los ahora innumerables ejemplos de cooperación internacional de científicos e ingenieros. La colaboración empieza entre los científicos, los que definen los requerimientos de los experimentos y los llevan a cabo, y los ingenieros, los que generan las condiciones para llevar a cabo esos experimentos en la forma más económica y segura posible, preparándose así para construir en el futuro las plantas que entrarán en servicio. El proyecto cuenta con el apoyo de áreas de tecnología de información, diseño por computadora y administradores especializados en crear un ambiente de creatividad. Actualmente se tiene el diseño para empezar la construcción, contando incluyendo el esquema para el desmantelamiento cuando termine el proyecto.

Como podemos ver, los países desarrollados invierten cada vez más en investigación cuyos resultados beneficiosos se conocerán décadas más tarde. Con ello se aseguran el control total del conocimiento tecnológico traducido en el control económico, basado en la generación de energía que no necesitan como combustible ni petróleo, ni gas, ni carbón. Un ejemplo a seguir por nuestros países latinoamericanos que ojalá comprendan los verdaderos retos del siglo XXI.