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Experimentos de lixiviación de elementos transuránidos con partículas calientes
José Antonio Galván Moreno Departamento Física Aplicada II, Universidad de Sevilla
resumen: En este artículo y dentro del estudio que está realizando el Grupo de Investigación de Física Nuclear Aplicada de la Uni- versidad de Sevilla sobre el impacto radioecológico de la contaminación radiactiva antropogénica en forma particulada, se muestran los resultados obtenidos en experimentos de lixiviación realizados con partículas calientes colectadas en zonas del planeta donde se realizaron, fundamentalmente a mediados del siglo XX, pruebas nucleares (Semipalatinsk, Nevada). Estas partículas fueron sometidas a un proceso de lixiviación mediante 0,16M HCl (solución que simula la acidez y el comportamiento de los jugos gástricos en la posible ingestión inadvertida de estas partículas), determinando el porcentaje de 238Pu, 239+240Pu y 241Am lixiviado tras su separación y aisla- miento desde los eluatos mediante el uso de resinas de intercambio iónico y su medida por espectrometría alfa de alta resolución. Los resultados obtenidos indican que el porcentaje lixiviado de los radionucleidos analizados es muy pequeño (en todo los casos inferior al 1 %) y claramente inferior al observado en experimentos similares con muestras con contenido antropogénico de plutonio y americio en forma de aerosol.
ABstrAct: In this paper, and forming part of a more global study carried out by the Applied Nuclear Physics Research Group of the University of Seville about the radioecological impact of anthropogenic radioactive contamination in particulate form, we show the results obtained in some lixiviation experiments performed with hot particles collected in areas where several nuclear tests were done especially in the midlle of the XXth century (Semipalatinsk, Nevada). These particles were submitted to a lixiviation process with 0.16M HCl (solution that simulate the acidity and behavior of the gastric juices in the accidental ingestion of these particles), determining the percentage of 238Pu, 239+240Pu and 241Am lixiviated after their separation and isolation from the eluates using anion exchange resins and after their mea- surement by high-resolution alpha-particle spectrometry. The obtained results indicate that the percentage lixiviated for the radionuclides under study is very low (in all the cases lower than 1%) and clearly lower to the observed one in similar experiments with soil samples containing anthropogenic plutonium and americium in the aerosol form.
Palabras clave: lixiviación, partículas calientes, plutonio, americio. Keywords: Leaching, Hot Particles, Plutonium, Americium.
introducciÓn
Asociada a diferentes eventos nucleares (pruebas de arma- mento nuclear, accidentes de centrales nucleares, vertidos de plantas de reprocesamiento, etc.) parte de la contaminación radiactiva antropogénica existente en algunas zonas de nues- tro planeta se encuentra en forma de partículas, generalmente micrométricas, y con un alto contenido radiactivo. Estas par- tículas, denominadas partículas calientes, presentan un com- portamiento radioecológico muy diferente a la contaminación antropogénica mayoritariamente diseminada en forma de aerosoles, pues en muchos casos suelen ser muy refractarias lo que inhibe la posible transferencia de los radionúclidos que contienen a diversos compartimentos de la naturaleza (o al cuerpo humano si las partículas se incorporan a éste).
Es interesante por lo tanto conocer, por ejemplo, el grado de posible lixiviación que pueden experimentar dichas partículas micrométricas si fueran ingeridas de forma inadvertida. De- pendiendo del grado de lixiviación, la incorporación al cuerpo humano y la dosis recibida será diferente, pudiendo ocurrir incluso que, si las partículas son muy refractarias y la lixiviación mínima, la partícula pueda ser eliminada con las heces en un relativamente corto intervalo de tiempo prácticamente intacta.
Por ese motivo y con el fin de comprobar el grado de lixiviación de partículas calientes de diverso origen vía ingestión hemos realizado una serie de experimentos de laboratorio sometiendo a las partículas seleccionadas a una solución de HCl 0,16 M. Este medio ácido simula la acidez y comportamiento de los jugos gástricos. Estos ataques ácidos han sido aplicados durante diferentes intervalos de tiempo, para ver la influencia de este parámetro.
En este trabajo nos centramos fundamentalmente en par- tículas calientes que presenten en su composición un conte- nido apreciable de elementos transuránidos. Presentaremos pues los resultados obtenidos en los experimentos de lixi- viación para 239+240Pu, 238Pu y 241Am, aplicando para ello la técnica de espectrometría alfa de alta resolución.
En particular, hemos analizado partículas calientes origina- das en pruebas nucleares realizadas por las grandes potencias a mediados del siglo XX. Concretamente hemos analizado:
a) Dos partículas calientes generadas en pruebas nucleares
realizadas con fines bélicos y civiles por la, antiguamente denominada, Unión Soviética en Semipalátinsk, región que se encuentra al noreste de Kazajistán. Las pruebas nuclea- res en dicha zona del planeta tuvieron lugar desde el año
J.A. Galván Moreno • RADIOPROTECCIÓN • No 90 • Diciembre 2017
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