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radioisótopo sintético

Un radioisótopo sintético es un radionúclido que no se encuentra en la naturaleza : no existe ningún proceso o mecanismo natural que lo produzca, o es tan inestable que se desin...

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Un radioisótopo sintético es un radionúclido que no se encuentra en la naturaleza : no existe ningún proceso o mecanismo natural que lo produzca, o es tan inestable que se desintegra en un período de tiempo muy corto. [ 1 ] La mayoría de los radioisótopos conocidos son sintéticos; solo 84 de los más de 3000 radioisótopos se encuentran en la naturaleza. [ 2 ]

El primer radioisótopo sintético fue el fósforo-30 , producido en 1934 por Frédéric Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie utilizando papel de aluminio y una fuente de polonio. [ 3 ] [ 4 ] Ambos ganaron el Premio Nobel de Química de 1935 por su descubrimiento. [ 5 ] El descubrimiento de la radiactividad artificial permitió el desarrollo de armas nucleares basadas en plutonio-239 , incluida la bomba atómica Fat Man . [ 6 ]

En la actualidad, los radioisótopos sintéticos tienen muchas otras aplicaciones. Se utilizan en imágenes médicas (como el tecnecio-99m ), [ 7 ] radioterapia, fuentes de energía nuclear ( plutonio-239 ) y detectores de humo de tipo ionización ( americio-241 ). Estos radioisótopos sintéticos se fabrican en reactores nucleares mediante irradiación de neutrones [ 8 ] y en aceleradores de partículas mediante partículas cargadas. [ 9 ] [ 10 ]

Producción

Algunos radioisótopos sintéticos se extraen de las barras de combustible gastado de los reactores nucleares . Por ejemplo, se estima que para 1994, los reactores nucleares mundiales habían producido un total acumulado de 49.000 terabecquerelios (aproximadamente 78 toneladas métricas ) de tecnecio-99 ( 99Tc ). Esta producción antropogénica hace que el isótopo sea mucho más abundante en la Tierra que cualquier cantidad traza que se produzca de forma natural. [ 11 ]

Algunos isótopos sintéticos se producen en cantidades significativas por fisión, pero aún no se recuperan. Otros isótopos se fabrican mediante la irradiación de neutrones de isótopos precursores en un reactor nuclear (por ejemplo, el tecnecio-97 se puede obtener mediante la irradiación de neutrones del rutenio-96 ) o bombardeando isótopos precursores con partículas de alta energía procedentes de un acelerador de partículas. [ 12 ] [ 13 ]

Muchos isótopos, incluidos los radiofármacos , se producen en ciclotrones . Por ejemplo, el flúor-18 y el oxígeno-15 sintéticos se utilizan ampliamente en la tomografía por emisión de positrones . [ 14 ]

Usos

La mayoría de los radioisótopos sintéticos tienen una vida media corta . Si bien representan un riesgo para la salud, los materiales radiactivos tienen numerosos usos médicos e industriales.

Medicina nuclear

El campo de la medicina nuclear abarca el uso de radioisótopos para el diagnóstico o el tratamiento.

Diagnóstico

Los radiofármacos , compuestos trazadores radiactivos , se utilizan para observar la función de diversos órganos y sistemas corporales. Estos compuestos emplean un trazador químico que se siente atraído o se concentra por la actividad que se está estudiando. Dicho trazador químico incorpora un isótopo radiactivo de corta duración, generalmente uno que emite un rayo gamma con la energía suficiente para atravesar el cuerpo y ser detectado externamente por una gammacámara para mapear las concentraciones. Las gammacámaras y otros detectores similares son altamente eficientes, y los compuestos trazadores suelen ser muy eficaces para concentrarse en las áreas de interés, por lo que la cantidad total de material radiactivo necesaria es muy pequeña.

El isómero nuclear metaestable tecnecio-99m es un emisor de rayos gamma ampliamente utilizado en diagnósticos médicos debido a su corta vida media de 6 horas, y a que puede producirse fácilmente en el hospital mediante un generador de tecnecio-99m . La demanda mundial semanal del isótopo precursor molibdeno-99 fue de 440 TBq (12 000 Ci ) en 2010, suministrada mayoritariamente por la fisión del uranio-235 . [ 15 ]  

Tratamiento

Diversos radioisótopos y compuestos se utilizan en tratamientos médicos , generalmente mediante la administración de una alta concentración del isótopo radiactivo en el organismo, cerca de un órgano específico. Por ejemplo, el yodo-131 se utiliza para tratar algunos trastornos y tumores de la glándula tiroides .

fuentes de radiación industrial

Las emisiones alfa , beta y gamma de los radioisótopos sintéticos se utilizan principalmente en la industria porque pueden penetrar materiales sólidos y proporcionar radiación de alta energía. En la industria petrolera , estos isótopos ayudan a mapear las capas de roca y los niveles de fluidos en pozos de petróleo y gas . [ 16 ] En radiografía industrial , las fuentes gamma como el cobalto-60 o el iridio-192 inspeccionan piezas metálicas y soldaduras en busca de grietas ocultas sin dañar el material. [ 17 ] En la fabricación, los emisores beta se utilizan en sensores para monitorear el espesor de papel, plástico o láminas metálicas durante la producción. [ 18 ]

Estos isótopos también se utilizan para la seguridad pública y el procesamiento de alimentos . Para la seguridad nacional , se utilizan en escáneres para detectar explosivos u otros materiales peligrosos en la carga . En la irradiación de alimentos , los rayos gamma matan bacterias y plagas para que los alimentos sean más seguros y prolonguen su vida útil. [ 17 ] Actúan como trazadores en la detección subterránea para rastrear el flujo de agua o encontrar fugas en tuberías enterradas. [ 16 ]

Notas a pie de página

  1. ↑ Libessart, Marion. "Radioisótopo artificial" . RJH - Reactor Jules Horowitz . Consultado el 5 de septiembre de 2024 .
  2. ↑ "Radioisótopos" . www.iaea.org . 15 de julio de 2016. Consultado el 15 de septiembre de 2025 .
  3. ↑ Libessart, Marion. "Radioisótopo artificial" . RJH - Reactor Jules Horowitz . Consultado el 5 de septiembre de 2024 .
  4. ↑ "Radiactividad artificial: un descubrimiento crucial para la medicina nuclear realizado hace 90 años" . Université Paris-Saclay . 22 de julio de 2025. Consultado el 15 de septiembre de 2025 .
  5. ↑ "El Premio Nobel de Química de 1935" . NobelPrize.org . Consultado el 15 de septiembre de 2025 .
  6. ↑ "Propiedades físicas, nucleares y químicas del plutonio - Instituto de Investigación Energética y Ambiental" . Consultado el 15 de septiembre de 2025 .
  7. ^ Kane, Steven M.; Padda, Inderbir S.; Patel, Preeti; Davis, Donald D. (2025), "Technetium-99m" , StatPearls , Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 32644439 , consultado el 15 de septiembre de 2025 
  8. ↑ "Métodos de producción | NIDC: Centro Nacional de Desarrollo de Isótopos" . www.isotopes.gov . Consultado el 15 de septiembre de 2025 .
  9. ↑ Diamond, WT; Ross, CK (2021-01-01), "Producción de actinio-225 con un acelerador de electrones", Journal of Applied Physics , 129 (10) 104901, arXiv : 2101.00291 , Bibcode : 2021JAP...129j4901D , doi : 10.1063/5.0043509
  10. ↑ "Radioisótopos" . www.iaea.org . 15 de julio de 2016. Consultado el 25 de junio de 2023 .
  11. ↑ Yoshihara, K (1996). "Tecnecio en el medio ambiente". En Yoshihara, K; Omori, T (eds.). Tecnecio y renio: su química y sus aplicaciones . Temas de química actual. Vol. 176. Springer. pp. 17–35 . doi : 10.1007/3-540-59469-8_2 . ISBN   978-3-540-59469-7.
  12. ↑ "Producción de radioisótopos" . Laboratorio Nacional de Brookhaven. 2009. Archivado del original el 6 de enero de 2010.{{cite web}}: CS1 maint: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace )
  13. ↑ Manual para radioisótopos producidos en reactores . Viena: OIEA. 2003. págs. 1–262 . ISBN  92-0-101103-2.
  14. ↑ Radionucleidos producidos en ciclotrón: características físicas y métodos de producción . Viena: OIEA. 2009. págs. 1–266 . ISBN  978-92-0-106908-5.
  15. ↑ "Producción y suministro de molibdeno-99" (PDF) . OIEA. 2010. Archivado (PDF) del original el 9 de octubre de 2022. Consultado el 4 de marzo de 2018 .
  16. 1 2 Greenblatt, Jack A. (2009). "Isótopos estables y radiactivos: Resumen de la industria y el comercio" (PDF) . Oficina de Industrias . Comisión de Comercio Internacional de los Estados Unidos. Archivado (PDF) del original el 9 de octubre de 2022.
  17. 1 2 Rivard, Mark J.; Bobek, Leo M.; Butler, Ralph A.; Garland, Marc A.; Hill, David J.; Krieger, Jeanne K.; Muckerheide, James B.; Patton, Brad D.; Silberstein, Edward B. (agosto de 2005). " El programa nacional de isótopos de EE. UU.: estado actual y estrategia para el éxito futuro" (PDF) . Applied Radiation and Isotopes . 63 (2): 157– 178. Bibcode : 2005AppRI..63..157R . doi : 10.1016/j.apradiso.2005.03.004 . PMID 15935681. Archivado (PDF) del original el 9 de octubre de 2022. 
  18. ↑ Branch, Doug (2012). "Isótopos radiactivos en la medición de procesos" (PDF) . VEGA Controls. Archivado (PDF) del original el 9 de octubre de 2022. Recuperado el 4 de marzo de 2018 .
  • Mapa de los nucleidos en el sitio web de LANL T-2. Archivado el 4 de abril de 2004 en Wayback Machine.