Tecnecio-99

El tecnecio-99 ( ^⁹⁹Tc ) es un isótopo del tecnecio que se desintegra con una vida media de 211 000 años en rutenio-99 estable , emitiendo partículas beta , pero prácticamente ningún rayo gamma. Es el producto de fisión de larga vida más significativo de la fisión del uranio y el principal contribuyente a la radiactividad de larga vida de los residuos nucleares . El tecnecio-99 tiene un rendimiento de producto de fisión del 6,0507 % para la fisión de neutrones térmicos del uranio-235 .

El metaestableEl tecnecio-99m ( ^{⁹⁹mTc ) es un} isómero nuclear de corta duración (semivida de aproximadamente 6 horas) utilizado en medicina nuclear , producido a partir de molibdeno-99 . Se desintegra mediante una transición isomérica a tecnecio-99, una característica deseable, ya que la muy larga semivida y el tipo de desintegración del tecnecio-99 imponen poca carga de radiación adicional al cuerpo.

La débil emisión beta es detenida por las paredes del material de vidrio de laboratorio. Al detenerse las partículas beta, se emiten rayos X suaves, pero siempre que el cuerpo se mantenga a más de 30  cm de distancia, esto no debería representar ningún problema. El principal riesgo al trabajar con tecnecio es la inhalación de polvo; dicha contaminación radiactiva en los pulmones puede suponer un riesgo significativo de cáncer.

Debido a su alto rendimiento de fisión, vida media relativamente larga y movilidad en el medio ambiente, el tecnecio-99 es uno de los componentes más importantes de los residuos nucleares. Medido en becquerelios por cantidad de combustible gastado, es el principal productor de radiación en el período comprendido entre aproximadamente 10⁴ ^y 10⁶ ^años después de la creación de los residuos nucleares. ^{[ 4 ]} El siguiente producto de fisión de vida media más corta es el samario-151, con una vida media de 94,6 años, aunque varios actínidos producidos por captura de neutrones tienen vidas medias en el rango intermedio.

Se estima que 160 TBq (unos 250  kg) de tecnecio-99 fueron liberados al medio ambiente por las pruebas nucleares atmosféricas . ^{[ 4 ]} Se estima que la cantidad de tecnecio-99 proveniente de la energía nuclear civil liberada al medio ambiente hasta 1986 fue del orden de 1000 TBq (unos 1600  kg), principalmente debido a métodos obsoletos de reprocesamiento de combustible nuclear ; la mayor parte de este se vertió al mar. En los últimos años, los métodos de reprocesamiento han mejorado para reducir las emisiones, pero la planta de Sellafield , que operó hasta 2022, liberó un estimado de 550 TBq (unos 900  kg) entre 1995 y 1999 al Mar de Irlanda ; posteriormente, la cantidad fue limitada por regulación a 90 TBq (unos 140  kg) por año. ^{[ 5 ]}

La larga vida media del tecnecio-99 y su capacidad para formar especies aniónicas lo convierten (junto con el ^129I ) en una preocupación importante al considerar la eliminación a largo plazo de desechos radiactivos de alta actividad . Muchos de los procesos diseñados para eliminar los productos de fisión de las corrientes de proceso de actividad media en las plantas de reprocesamiento están diseñados para eliminar especies catiónicas como el cesio (p . ej., ^137Cs , ^134Cs ) y el estroncio (p. ej., ^90Sr ). Por lo tanto , el pertecnetato escapa a través de estos procesos de tratamiento. Las opciones de eliminación favorecen el enterramiento en roca geológicamente estable. El principal peligro de este método es que los desechos probablemente entren en contacto con el agua, lo que podría lixiviar la contaminación radiactiva al medio ambiente. La capacidad natural de intercambio catiónico de los suelos tiende a inmovilizar los cationes de plutonio , uranio y cesio . Sin embargo, la capacidad de intercambio aniónico suele ser mucho menor, por lo que los minerales tienen menos probabilidades de adsorber los aniones pertecnetato y yoduro , lo que los deja móviles en el suelo. Por esta razón, la química ambiental del tecnecio es un área activa de investigación.

Se han propuesto varios métodos para la separación del tecnecio-99, incluyendo la cristalización, ^{[ 6 ] [ 7 ]} la extracción líquido-líquido, ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} métodos de reconocimiento molecular, ^{[ 11 ]} la volatilización y otros.

En 2012, investigadores de la Universidad de Notre Dame presentaron el compuesto cristalino Borato de Torio de Notre Dame-1 (NDTB-1). Este compuesto puede diseñarse para absorber de forma segura iones radiactivos de los residuos nucleares. Una vez capturados, los iones radiactivos pueden intercambiarse por especies con mayor carga y de tamaño similar, reciclando así el material para su reutilización. Los resultados de laboratorio obtenidos con los cristales de NDTB-1 mostraron una eliminación de aproximadamente el 96 % del tecnecio-99. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

En el CERN y el NIIAR se ha demostrado un método de eliminación alternativo, la transmutación , para el tecnecio-99. Este proceso de transmutación bombardea el tecnecio ( ⁹⁹Tc como blanco metálico ^{[ 14 ] [ 15 ]} ) con neutrones , formando el ¹⁰⁰ de corta duraciónTc (vida media 16  segundos), que se desintegra por desintegración beta a rutenio estable ( ¹⁰⁰Ru ). ^{[ 16 ]} Dado el valor de mercado relativamente alto del rutenio ^{[ 17 ]} y las propiedades particularmente indeseables del tecnecio, este tipo de transmutación nuclear parece particularmente prometedor. ^{[ 18 ]}

• Isótopos del tecnecio
• Lista de elementos que sufren escasez
• Producto de fisión de larga duración
• Transmutación nuclear
• Tecnecio-99m