31 de diciembre de 2010

Turbinas eólicas aéreas para obtener energía


El viento es una de las fuentes de energía renovables más limpias que existen pero los campos eólicos a veces suponen un problema estético y de espacio en algunos lugares con riqueza paisajística. Pero este problema no existe en lugares algo más elevados como podría ser el mismísimo cielo. Allí arriba soplan fuertes corrientes de viento que podrían aprovecharse mediante turbinas aéreas.

La NASA lleva investigando mucho tiempo acerca de la posibilidad de elevar turbinas atadas mediante nanotubos. El ingeniero Mark Moore trabaja en la idea de elevar estos aparatos a 600 metros donde generarían una energía que sería enviada a la Tierra a través de los nanotubos conectados. Pero, ¿es posible y económicamente viable esta obra de ingeniería?

Cuanto más alto se eleve una turbina, la posibilidad de obtener energía crece exponencialmente con lo que se hace evidente pensar en que la rentabilidad por la obtención de esta energía serían muy alta. A unos 600 metros de altura, la velocidad del viento es de dos a tres veces superior a la que podemos encontrar a nivel del suelo y la producción de energía puede ser de entre 8 y 27 veces más, según calcula Moore. Con estas cifras, se podría hablar de un aumento desde 500 vatios por metro cuadrado (en turbinas situadas en tierra) hasta una cantidad de entre 20.000 y 40.000 vatios por metro cuadrado.

Moore afirma que estas turbinas, en relación a las actuales, serían mucho más productivas y menos costosas de mantener ya que “podrían permanecer flotando hasta un año, descender para las revisiones de mantenimiento y volver a ser elevadas. (…) Un solo operador podría revisar 100 de estos aparatos”. También existe el problema de los terrenos donde están situadas las actuales centrales, ocupando grandes extensiones. Estas turbinas tan solo necesitarían pequeños terrenos donde irían anclados los nanotubos y los receptores de la energía.

Pero no todo son beneficios. Existe el inconveniente del espacio aéreo ya que los aviones no podrían acercase a estas turbinas. Pero según Moore, este problema puede ser menor si se utilizan los mares y océanos para situarlas. En las zonas oceánicas existe poca demanda de vuelo a baja altura de los aviones y las turbinas podrían anclarse a pequeñas plataformas de bajo coste.

Curiosos aparatos que nos muestran un esperanzador futuro en el que se puede llegar a la obtención de la mayoría de la energía a través de fuentes limpias y renovables.

(Extraído de Goefry en la Luna)

28 de diciembre de 2010

El eje de la Tierra cambió por el terremoto de Chile

El terremoto de 8,8 grados en la escala de Richter que sacudió Chile el sábado 27 de Febrero de 2010, redujo levemente la duración del día y desplazó el eje de la Tierra en ocho centímetros. Esa es la conclusión a la que ha llegado Richard Gross, investigador del Laboratorio de Propulsión Jet de la NASA, que en un cálculo preliminar ha estimado que el seísmo pudo haber acortado 1,26 microsegundos la longitud de cada día en la Tierra.

El mismo modelo usado por Gross para sus cálculos sirvió para estimar que el terremoto de Sumatra-Andamán de magnitud 9,1, que tuvo lugar en 2004, pudo haber acortado la duración de los días en 6,8 microsegundos e inclinado el eje terrestre en 2,32 milisegundos de arco (unos 7 centímetros). El científico explica que, aunque el terremoto de Chile fue más pequeño que el de Sumatra, el de Chile logró inclinar un poco más el eje terrestre porque estuvo localizado en las latitudes medias de la Tierra, con lo cual pudo cambiar de forma más efectiva las cifras del eje que el seísmo de Sumatra, próximo al ecuador. Además, según Gross, “la falla responsable del terremoto de 2010 en Chile desciende bajo la superficie de la Tierra a un ángulo ligeramente más empinado que el de la falla responsable del terremoto de 2004”.

La Tierra no es un cuerpo completamente rígido, está sujeta a muchas perturbaciones, y los movimientos de grandes cantidades de masa de placas tectónicas pueden ocasionar cambios en su dinámica. No obstante, los expertos recuerdan que esos cambios no se notarán en nuestra vida cotidiana.

Según cálculos del British Geological Survey (BGS), la enorme cantidad de estrés almacenado durante cientos de años en el límite de las placas tectónicas donde ocurrió el terremoto de Chile -y donde no había habido ningún sacudimiento fuerte desde 1935 liberó energía equivalente a más de mil megatoneladas de TNT en unas cuantas decenas de segundos. La ola causada por el terremoto frente a la costa de Chile tardó 10 horas en cruzar el océano Pacífico.

24 de diciembre de 2010

El meteorito de la Nochebuena

Desde TecnoParqueLineal, queremos desear a todos nuestros lectores una muy Feliz Navidad y un Año Nuevo 2011 lleno de suerte y buenos acontecimientos. Nada mejor para ello que una historia de ciencia ocurrida en Nochebuena, tal día como hoy. Lo dicho... ¡¡¡FELIZ NAVIDAD!!!

Imagen del meteorito de Molina de Segura
En la madrugada de la Nochebuena de 1858, los habitantes del municipio murciano de Molina de Segura vieron aparecer “un magnífico globo de fuego de una brillantez extraordinaria y deslumbradora, que ostentando los colores del arco iris, oscureció la luz de la luna y descendió majestuosamente desde las regiones aéreas” (descripción que aparece en el informe oficial de la época). No era la estrella de Navidad, sino un meteorito de unos 144 kilos de peso, el mayor caído en España hasta ahora, que se fragmentó tras el impacto. En 1863, la reina Isabel II decidió donar el mayor fragmento, de 112 kilos, al Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC), donde se conserva y exhibe desde entonces.

Coincidiendo con el 150 aniversario del acontecimiento, la composición del meteorito fue recientemente analizada por Jesús Martínez Frías, geólogo planetario del Centro de Astrobiología (INTA/CSIC), y Rosario Lunar, catedrática de Cristalografía y Mineralogía de la Universidad Complutense de Madrid. Según los investigadores, se trata de una condrita ordinaria, “un meteorito rocoso muy primitivo formado por pequeñas partículas esféricas, denominadas cóndrulos, que proceden de la solidificación de polvo y gas de la nebulosa solar primigenia, aquella que dio origen al Sistema Solar y a nuestro propio planeta”.

Recreación de la caída del meteorito de Molina de Segura
Además de las características mineralógicas y geoquímicas del meteorito, el estudio recoge gran parte del informe encargado por Rafael Martínez Fortín, vecino de Molina de Segura y propietario del bancal de cebada donde cayó la roca hace 150 años. En el informe uno de los testigos declara que observó cómo de repente se iluminó la atmósfera por “un gran lucero de un resplandor que eclipsaba la luna, y que caminaba del Mediodía al Norte”. Según describe el documento, “pasó por encima de esta ciudad a tan poca distancia de la torre de la catedral, que creyeron que iba a tocar en la linterna de dicha torre, pero no sucedió así, sino que recorrió unas tres leguas más”. El impacto sobre el terreno produjo tal sacudida (“como un cañonazo”) que levantó de la cama a los vecinos de Molina de Segura. El motivo del temblor no se conoció hasta varios días después, cuando los segadores descubrieron un gran hoyo y, dentro de él, “una piedra de figura cuadrangular, color negruzco y de un peso extraordinario comparado con su volumen”, que no se parecía a ninguna otra roca de los alrededores.

El mismo año que cayó el meteorito en Molina de Segura, en 1858, el químico alemán Friedrich Wöhler descubrió que algunos de estos cuerpos celestes transportan materia orgánica, y propuso, por primera vez, que las rocas extraterrestres podrían ser las portadoras de la vida.

20 de diciembre de 2010

Esta noche del 20 de diciembre será la más oscura desde hace siglos: solsticio + eclipse lunar

Imagen del eclipse lunar de 2007
Esta noche, entre el 20 y el 21 de diciembre, se producirá un espectáculo astronómico increíble en algunas partes del mundo, según cuentan Space.com y varios sitios dedicados a la astronomía. Todo se debe a una curiosa conjunción de acontecimientos astronómicos.

Por un lado, esta noche es el solsticio de invierno, la noche más larga del año y el momento en el que el Sol en el cielo está a su mayor distancia angular. Pero a esto hay que añadir que además coincidirá con una Luna llena y se producirá un eclipse lunar visible desde algunas partes del globo. Cómo se produce es algo fácil de visualizar teniendo en cuenta que Luna-Tierra-Sol estarán alineados y esto sucederá en la parte de nuestro planeta que está en la cara completamente opuesta al Sol. El eclipse lunar añadirá más oscuridad si cabe, de modo que si alguna vez la expresión una noche oscura como boca de lobo tuvo sentido, será ésta precisamente.

El eclipse lunar por desgracia no será visible por completo en todas partes, sino principalmente en Norteamérica, tal y como indica esta tabla de la NASA, donde se pueden ver los momentos de contacto según la posición en el mapa. El eclipse en sí dura más o menos unas tres horas. Para quien no pueda verlo en vivo, se retransmitirá por Internet, que tampoco es mala alternativa. (Más info y retransmisión desde el Teide en la web EclipseSolar.es).

Este evento es especialmente raro y especial, porque no es habitual que coincidan eclipses con los solsticios produciendo momentos de negrura como el que se vivirá esta noche. Solsticios con luna llena ya se dieron en 1999 y 1980, pero sin eclipse. No habrá otro hasta el año 2094, cuando además de que estaremos todos calvos curiosamente coincidirá con otro eclipse lunar, y entonces sí que se verá desde Europa.

La última vez que sucedió lo mismo que se verá esta noche fue hace 456 años, así que puede decirse con propiedad que no es algo que suceda todos los días.

Fuente: www.microsiervos.com

Lotería de Navidad: ¿Qué probabilidad hay de que te toque el gordo?

Vamos a ser claros desde el principio… la probabilidad de que te toque el gordo de la Lotería de Navidad es bastante baja, eso no lo duda nadie. Aunque para ser justos hay que reconocer que este sorteo no es ni mucho menos el peor en lo que a probabilidad de acierto se refiere.

En esta entrada daremos algunos datos del sorteo de la Lotería de Navidad, con los que calcularemos algunas probabilidades. Además, comentaremos qué es, a grandes rasgos, la esperanza matemática.

¿Qué probabilidad tenemos de que nos toque el Gordo?

Como hemos dicho antes, vamos a comenzar siendo claros y directos. Teniendo en cuenta que en el sorteo de Navidad de la Lotería Nacional entran en el bombo 85.000 números, la probabilidad de que nuestro décimo (suponiendo que sólo tengamos uno) sea el premiado es:


Esto es, bajísima. Y no podía ser de otra manera. Si un sorteo de este tipo está bien pensado y estudiado, la probabilidad de llevarse el premio gordo debe ser muy baja.

Bien, vamos a ser un poco menos ambiciosos. Partiendo de la base de que hemos comprado un décimo, ¿cuál es la probabilidad de obtener algún premio (aunque sea el reintegro)? Pues vamos a ver algunos datos sobre los distintos premios que ofrece este sorteo.

La emisión de billetes del Sorteo de Navidad consta de 195 series de 85.000 billetes. Cada uno de estos billetes consta de 10 décimos, por lo que tenemos 1.950 décimos de cada uno de los números que entran en sorteo. Dado que se entregan 13.334 premios entre el Gordo, el segundo, el tercero, los cuartos, los quintos, las aproximaciones a algunos de ellos, las “pedreas” y los reintegros, tenemos que en este sorteo habrá 26.001.300 décimos premiados (esto es, el producto de los 13.334 premios por los 1950 décimos que tiene cada número). Teniendo en cuenta que en total se venden 85.000 · 10 · 195=165.750.000 décimos, se tiene que la probabilidad de que nuestro décimo obtenga algún premio es la siguiente:


No es gran cosa (evidentemente), pero esto ya está mejor. Un 15% de posibilidades de “pillar” premio con nuestro décimo…

¿Cómo es este sorteo comparándolo con otros?

O lo que es lo mismo… ¿cómo es de bueno ese tanto por ciento? Pues, comparándolo con otros sorteos que se hacen en España la verdad es que no está mal. Por poner un par de ejemplos, en la Quiniela hay 14.348.907 combinaciones de resultados distintas, por lo que la probabilidad de acertar una de 15 aciertos con una apuesta simple es de:


Aunque bueno, como se pueden hacer apuestas múltiples y los conocimientos de la competición (y todo lo que la rodea) también influyen, en realidad la probabilidad podría ser más alta.

En la Lotería Primitiva tenemos un total de 13.983.816 combinaciones distintas, por lo que la probabilidad de acertar una de 6 aciertos es:


También bastante más baja que la de la Lotería de Navidad, aunque algo más alta que la de la Quiniela.

Y posiblemente el Euromillón se lleve la palma, ya que entre los cinco números a elegir entre el 1 y el 50 y las dos estrellas entre el 1 y el 9 tenemos la friolera de 76.275.360 combinaciones distintas, por lo que la probabilidad de acertar el premio mayor es irrisoria:


Teniendo en cuenta todo esto creo que, aunque nunca hay que perder la ilusión, es bastante irracional basar nuestro futuro económico en que nos toque el Gordo, la Quiniela, la Primitiva o el Euromillón (lo que dice la frase anterior es más que evidente, pero con todo y con eso todavía hay gente que confunde ilusión con posibilidades reales y sigue pensando que en algún momento le tocará la lotería y podrá dejar de trabajar).

De todas formas, si comparamos la Lotería de Navidad con los otros tres juegos de azar, la primera tiene una ventaja sobre los demás: a alguien tiene que tocarle. Sería tremendamente extraño que no se vendiera ningún décimo de alguno de los números que entran en sorteo, por lo que el día 22 de diciembre justo antes del sorteo alguien (de hecho bastante gente) tendrá un décimo correspondiente al Gordo de la Lotería de Navidad sin saberlo todavía. En los otros tres cabe la posibilidad de que el premio mayor no le toque a nadie, ya que hay tantas combinaciones posibles que en principio no tienen por qué haberse jugado todas en todos los sorteos. Pero de todas formas, si pensáramos con mente de matemático, posiblemente no jugaríamos a ninguno de ellos, ya que es prácticamente seguro que perderemos el dinero apostado.

¿Cómo medir qué esperamos ganar? La Esperanza Matemática

Pero en realidad jugamos, y mucha gente lo hace a todos. Y, concretando en el Sorteo de Navidad, muchas veces jugamos por si acaso, por llamarlo de alguna manera. Me explico. ¿Por qué compramos lotería en nuestro lugar de trabajo? Porque como toque y yo no lleve… a ver quién aguanta a los compañeros. ¿Por qué compramos en el bar dónde tomamos habitualmente el aperitivo? Porque como toque y no lleve… después de ir al bar a diario… me matan por tonto. ¿Por qué, en general, compramos prácticamente siempre que alguien nos ofrece? Porque como toque y no lleve… después de que me la ofrecieron… me van a llamar de todo.

Bueno, en resumidas cuentas, todos compramos Lotería de Navidad. Partiendo de eso, ¿cuánto esperamos ganar?

En Teoría de Probabilidades hay una medida que nos puede decir lo que podemos esperar ganar en este tipo de juegos. Y, como no podía ser de otra forma, se denomina Esperanza Matemática (o simplemente Esperanza). No me voy a meter a definir formalmente esta medida, entre otras razones porque no soy matemático, pero voy a contar un poco qué significa en este tipo de juegos. Para estos sorteos la esperanza se calcula de la siguiente forma:

E={Premio}*{Probabilidad de acertar}-{Cantidad pagada}*{Probabilidad de no acertar}

Por ello en estas situaciones la esperanza puede decirnos cuál es la cantidad que esperamos ganar con nuestra apuesta, teniendo en cuenta la probabilidad de acertar y la de no acertar, el gasto que tenemos que hacer y el premio que conseguimos si acertamos.

Vamos a ver algunos ejemplos sencillos:

- Supongamos que tenemos que pagar 1 € para jugar al siguiente juego: se tira una moneda al aire, si sale cara nos dan 5 € y si sale cruz no nos dan nada. Tenemos entonces una probabilidad 0,5 de ganar y lo mismo de perder. La esperanza de este juego es la siguiente:


Esto es, por cada euro gastado se espera que ganemos 2 €. Está bien el juego entonces (es un juego favorable para el jugador).

- Supongamos ahora que tenemos que pagar 1 € por jugar al siguiente juego: se lanza un dado al aire, si sale un 4 nos pagan 5 € y si sale cualquier otro perdemos nuestro euro. Tenemos, por tanto, una probabilidad 1/6 de ganar y una probabilidad 5/6 de perder. La esperanza en este caso es:


Esto significa que no esperamos ni ganar ni perder nada (es lo que se denomina un juego justo).

- Veamos qué ocurre ahora con este juego, por el que también pagamos 1 € por jugar: se meten diez bolas en una urna numeradas del 1 al 10 y sacamos una de las bolas. Si sale un 7 nos pagan 5 € y si sale cualquier otro no recibimos nada y nos quedamos sin nuestro euro. Aquí tenemos una probabilidad 0,1 de ganar y una probabilidad 0,9 de perder, por lo que la esperanza es:


Uhmmm… mal asunto, ya que cada vez que juguemos se espera que perdamos 0,4 € (esto es un juego desfavorable para el jugador).

Ya que más o menos hemos nos hemos debido quedar con la idea de esperanza matemática, ¿qué esperáis que sea cualquiera de los sorteos comentados anteriormente (en particular el Sorteo de Navidad)? Pues, claramente, un juego desfavorable para el jugador (mal asunto para las arcas del Estado si la cosa no fuera así). Esto, como se ha visto en el último ejemplo, significa que lo que podemos esperar participando en este sorteo es que perdamos dinero. Por ello, como dijimos anteriormente, si pensamos con mente matemática no deberíamos jugar… aunque a la postre todos, matemáticos o no, terminaremos comprando Lotería de Navidad por si acaso.

17 de diciembre de 2010

Chernobyl: La historia de los tres héroes


En las últimas semanas, hemos publicado en este blog algunas entradas acerca de la energía nuclear y cómo funciona una central nuclear... incluso hemos hablado del accidente de Chernobyl. Resulta inevitable tratar de este tema en un blog de difusión científica y tecnológica, y más aun cuando uno de los bloques de contenidos en Bachillerato trata de los diferentes recursos energéticos. Nos guste o no, la energía nuclear sigue estando en el candelero, con sus defensores y sus detractores.

En estas semanas he recibido algunos correos de lectores del blog que me piden algo más de información acerca de Chernobyl, del accidente, de lo que ahora queda allí... Cualquier búsqueda en internet nos da un buen montón de resultados, pero entre todos ellos, he encontrado una historia, para mi desconocida hasta ahora, que me ha resultado especialmente dramática por su dureza. Por tanto, no puedo dejar de compartirla con vosotros.

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Puede que salvaran a millones de personas sacrificando sus vidas, y ya nadie se acuerda
Ésta es una de las historias más conocidas de nuestro tiempo: el día 26 de abril de 1986, el reactor nº 4 de la central nuclear de Chernóbyl estalló durante el transcurso de una prueba de seguridad mal ejecutada, a consecuencia de 24 horas de manipulaciones insensatas y más de doscientas violaciones del Reglamento de Seguridad Nuclear de la Unión Soviética. Estas acciones condujeron al envenenamiento por xenón del núcleo, llevándolo a un embalamiento neutrónico seguido por una excursión de energía que culminó en dos grandes explosiones a las 01:24 de la madrugada.

Sobre Chernóbyl se han contado muchas mentiras. Y las han contado todos, desde las autoridades soviéticas de su tiempo hasta la industria nuclear occidental, pasando por los propagandistas de todos los signos y la colección de conspiranoicos habituales. Hay una de ellas que me molesta de modo particular, y es esa de que los liquidadores –el casi millón de personas que acudieron a encargarse del problema– eran una horda de pobres ignorantes llevados allí sin saber la clase de monstruo que tenían delante. Y me molesta porque constituye un desprecio a su heroísmo.

Y porque es radicalmente falso. Una turba ignorante no sirve para nada en un accidente tecnológico tan complejo. Los equipos de liquidadores estaban compuestos, sobre todo, por bomberos, científicos y especialistas de la industria nuclear; tropas terrestres y aéreas preparadas para la guerra atómica; e ingenieros de minas, geólogos y mineros del uranio, debido a su amplia experiencia en la manipulación de estas sustancias. Es necio suponer que esta clase de personas ignoraban los peligros de un reactor nuclear destripado cuyos contenidos ves brillar ante tus ojos en un enorme agujero.

Un helicóptero Mi-8 toca los cables de una grúa utilizada en la construcción del sarcófago
y cae mientras intenta descargar arena con boro sobre el reactor abierto, el 2 de octubre.
Las operaciones de liquidación se extendieron durante más de un año.

Los liquidadores acudieron, sabían lo que tenían ante sí, y a pesar de ello realizaron su trabajo con enorme valor y responsabilidad. Cientos, miles de ellos, de manera heroica hasta el escalofrío. Los bomberos que se turnaban entre vómitos y diarreas radiológicas para subir al mítico tejado de Chernóbyl, donde había más de 40.000 roentgens/hora, para apagar desde allí los incendios (la radiación ambiental normal son unos 20 microrroentgens/hora). Los pilotos que detenían sus helicópteros justo encima del reactor abierto y refulgente para vaciar sobre él los buckets de arena y arcilla con plomo y boro. Los técnicos y soldados que corrían a toda velocidad por las galerías devastadas cantándose a gritos las lecturas de los contadores Geiger y los cronómetros para romper paredes, restablecer conexiones y bloquear canalizaciones en turnos de cuarenta o sesenta segundos alrededor de la sala de turbinas (20.000 roentgens/hora). Los mineros e ingenieros que trabajaban en túneles subterráneos, inundándose constantemente con agua de siniestro brillo azul, para instalar las tuberías de un cambiador de calor que le robase algo de temperatura al núcleo fundido y radiante a escasos metros de distancia. Los miles de trabajadores y arquitectos que levantaban el sarcófago a su alrededor, retiraban del entorno los escombros furiosamente radioactivos y evacuaban a la población. Salvo a los soldados, sometidos a disciplina militar, a nadie se le prohibía coger el petate e irse si no quería seguir allí; casi nadie lo hizo. Es más: muchos de ellos llegaron como voluntarios desde toda la URSS, especialmente muchos estudiantes y posgraduados de las facultades de física e ingeniería nuclear. Esta fue la clase de hombres y no pocas mujeres que algunos creen o quieren creer una turba ignorante y patética. Esto fueron los liquidadores.

Les llamaban, y se llamaban a sí mismos, los bio-robots, que seguían funcionando cuando el acero cedía y las máquinas fallaban. No lo hicieron por el dinero, ni por la fama, de lo que tuvieron bien poco. Lo hicieron por responsabilidad, por humanidad y porque alguien tenía que hacer el maldito trabajo. Hoy quiero hablar de tres de ellos, que hicieron algo aún más extraordinario en un lugar donde el heroísmo era cosa corriente. Por eso, sólo se me ocurre denominarlos los tres superhéroes de Chernóbyl.


El monstruo del agua que brilla en azul

Lo único que hay de cierto en estas suposiciones sobre la ignorancia de los liquidadores es que, en las primeras horas, no sabían que había estallado el reactor. Pero no lo sabían porque nadie lo sabía. La misma lógica errónea de los responsables de la instalación que provocó el accidente les hizo creer que había estallado el intercambiador de calor, no el reactor; y así lo informaron tanto al personal que acudía como a sus superiores. Hay una historia un tanto chusca sobre cómo los aviones que llevaban al lugar a destacados miembros de la Academia de Ciencias de la URSS se dieron la vuelta en el aire por órdenes del KGB cuando éste descubrió, a través de su equipo de protección de la central, que había explotado el reactor (además de sus atribuciones de espionaje por el que es tan conocido, el KGB "uniformado" desempeñaba en la Unión Soviética un papel muy parecido al de nuestra Guardia Civil, exceptuando tráfico pero incluyendo la seguridad de las instalaciones radiológicas).

En la mañana inmediatamente posterior al accidente, un helicóptero militar obtiene las
primeras tomas de video donde se observa el reactor abierto y fundiéndose

Debido a este motivo, en un primer momento se echaron sobre el agujero millones de litros de agua y nitrógeno líquido, con el propósito de mantener frío y proteger así el reactor que creían a salvo y sellado más allá de las llamas y el denso humo negro. Esto contribuyó a empeorar las consecuencias del siniestro, pues el agua se vaporizaba instantáneamente al tocar el núcleo fundido a más de 2.000 ºC; y salía disparada hacia la estratosfera en forma de grandes nubes de vapor que el viento arrastraría en todas direcciones.

De todos modos, tenía poco arreglo: era preciso apagar los enormes incendios. Cuando el fuego quedó extinguido por fin, no sólo había pasado la contaminación al aire, sino que ahora tenían una gran cantidad de agua acumulada en las piscinas de seguridad bajo el reactor. Estas piscinas de seguridad, conocidas como piscinas de burbujas, se hallaban en dos niveles inferiores y tenían por función contener agua por si fuese preciso enfriar de emergencia el reactor. También servían para condensar vapor y reducir la presión en caso de que se rompiera alguna tubería del circuito primario (de ahí su nombre), junto a un tercer nivel que actuaba de conducción, inmediatamente debajo del reactor. Así, en caso de ruptura de alguna canalización, el vapor se vería obligado a circular por este nivel de conducción y escapar a través de una capa de agua, lo que reduciría su peligrosidad.

Ahora, después de la aniquilación, estas piscinas inferiores estaban llenas a rebosar con agua procedente de las tuberías reventadas del circuito primario y de la utilizada por los bomberos para apagar el incendio y en el vano intento de mantener frío el reactor. Y sobre ellas se encontraba el reactor abierto, fundiéndose lentamente en forma de lava de corio a 1.660 ºC. En cualquier momento podían empezar a caer grandes goterones de esta lava poderosamente radioactiva, o incluso el conjunto completo, provocando así una o varias explosiones de vapor que proyectasen a la atmósfera cientos de toneladas de este corio. Eso habría multiplicado a gran escala la contaminación provocada por el accidente, destruyendo el lugar y afectando gravemente a toda Europa. Además, la mezcla de agua y corio radioactivos escaparían y se infiltrarían al subsuelo, contaminando las aguas subterráneas y poniendo en grave peligro el suministro a la cercana ciudad de Kiev, con dos millones y medio de habitantes, en una especie de síndrome de China.


Se tomó, pues, la decisión de vaciar estas piscinas de manera controlada. En condiciones normales, esto habría sido una tarea fácil: bastaba con abrir sus esclusas mediante una sencilla orden al ordenador SKALA que gestionaba la central, y el agua fluiría con seguridad a un reservorio exterior. Pero con los sistemas de control electrónico destruidos, esto no resultaba posible. De hecho, la única manera de hacerlo ahora era actuando manualmente las válvulas. El problema es que las válvulas estaban bajo el agua, dentro de la piscina, cerca del fondo lleno de escombros altamente radioactivos que la hacían brillar tenuemente en color azul por radiación de Cherenkov. Justo debajo del reactor que se fundía, emitiendo un siniestro brillo rojizo.

Así pues, como las máquinas ya no podían, era trabajo para los bio-robots. Alguien tendría que caminar, un paso detrás del otro, hacia el reactor reventado y ardiente a lo largo de un grisáceo campo de destrucción donde la radioactividad era tan intensa que provocaba un sabor metálico en la boca, confusión en la cabeza y como agujas en la piel. Viendo cómo tus manos se broncean por segundos, como después de semanas bajo el sol. Y luego sumergirse en el agua oleaginosa y de brillo tenuemente azul, con el inestable monstruo radioactivo encima de las cabezas, para abrir las válvulas a mano: una operación difícil y peligrosa incluso en circunstancias normales.

Ese era un viaje sólo de ida.

Al parecer, la decisión sobre quién lo haría se tomó de manera muy simple; con aquella vieja frase que, a lo largo de la historia de la humanidad, siempre bastó a los héroes:

–Yo iré.


Los tres hombres que fueron

Los dos primeros en ofrecerse voluntarios fueron Alexei Ananenko y Valeriy Bezpalov. Alexei Ananenko era un prestigioso tecnólogo de la industria nuclear soviética, que había participado extensivamente en el desarrollo y construcción del complejo electronuclear de Chernóbyl: cooperó en el diseño de las esclusas y sabía dónde estaban ubicadas exactamente las válvulas. Casado, tenía un hijo. Valeriy Bezpalov era uno de los ingenieros que trabajaban en la central, ocupando un puesto de responsabilidad en el departamento de explotación. Estaba también casado, con una niña y dos niños de corta edad.

Los dos eran ingenieros nucleares. Los dos comprendían más allá de toda duda que se disponían a caminar de cara hacia la muerte.

Mientras se ponían sus trajes de submarinismo sentados en un banco, observaron que necesitarían un ayudante para sujetarles la lámpara subacuática desde el borde de la piscina mientras ellos trabajaban en las profundidades. Y miraron a los ojos a los hombres que tenían alrededor. Entonces uno de ellos, un joven trabajador de la central sin familia llamado Boris Baranov, se alzó de hombros y dijo aquella otra frase que casi siempre ha seguido a la anterior:

–Yo iré con vosotros.

Era media mañana cuando los héroes Alexei Ananenko, Valeriy Bezpalov y Boris Baranov se tomaron un chupito de vodka para darse valor, agarraron las cajas de herramientas y echaron a andar hacia la lava radioactiva en que se había convertido el reactor número 4 del complejo electronuclear de Chernóbyl. Así, sin más.


Ante los ojos encogidos de quienes quedaron atrás, los tres camaradas caminaron los mil doscientos metros que había hasta el nivel –0,5, dicen que conversando apaciblemente entre sí. Qué tal, cuánto tiempo sin verte, qué tal tus hijos, a ti no te conocía, chaval, yo es que no soy de por aquí. O parece que hoy vamos a trabajar un poco juntos, igual podemos acceder mejor por ahí, yo voy a la válvula de la derecha y tú a la de la izquierda, tú ilumínanos desde allá, parece que va a llover, ¿no?, E incluso está bien buena la secretaria del ingeniero Kornilov, ¿eh?, ya lo creo, menudo meneo le arrearía, pues me parece que este año el Dinamo de Moscú no gana la liga. Esas cosas de las que hablan los bio-robots mientras ven cómo su piel se oscurece lentamente, se les va un poquito la cabeza debido a la ionización de las neuronas y la boca les sabe a uranio cada vez más, conteniendo la náusea, sacudiéndose incómodamente porque es como si un millón de duendes maléficos te estuvieran clavando agujas en la piel. Cinco mil roentgens/hora, llaman a eso.

Y bajo aquel cielo gris y los restos fulgurantes de un reactor nuclear, los héroes Alexei Ananenko y Valeriy Bezpalov se sumergieron en la piscina de burbujas del nivel –0,5, con una radioactividad tan sólida que se podía sentir, mientras su camarada Boris Baranov les sujetaba la lámpara subacuática. Ésta estaba dañada y falló poco después. Desde el exterior, ya nadie les oía ni les veía.

Pero, de pronto, las esclusas comenzaron a abrirse, y un millón de metros cúbicos de agua radioactiva escaparon en dirección al reservorio seguro preparado a tal efecto. Lo habían logrado. Alguien murmuró que los héroes Ananenko, Bezpalov y Baranov acababan de salvar a Europa. Resulta difícil determinar hasta qué punto tenía razón.

Hay versiones contradictorias sobre lo que sucedió después. La más tradicional dice que jamás regresaron, y siguen sepultados allí. La más probable asegura que llegaron a salir de la piscina y celebrar su victoria riendo y abrazándose a los mismísimos pies del monstruo, en el borde de la piscina; e incluso lograron regresar sus cuerpos, aunque no sus vidas. Murieron poco después, de síndrome radioactivo extremo, en hospitales de Kiev y Moscú. Aún otra más, que se me antoja casi imposible, sugiere que Ananenko y Bezpalov perecieron, pero el joven trabajador Baranov pudo sobrevivir y anda o anduvo un tiempo por ahí.

Esta es la historia de Alexei Ananenko, Valeriy Bezpalov y Boris Baranov, los tres superhéroes de Chernóbyl, de quienes se dice que salvaron a Europa o al menos a algún que otro millón de personas en miles de kilómetros a la redonda un frío día de abril. Fueron a la muerte conscientemente, deliberadamente, por responsabilidad y humanidad y sentido del honor, para que los demás pudiésemos vivir. Cuando alguien piense que este género humano nuestro no tiene salvación, siempre puede recordar a hombres como estos y otros cientos o miles por el estilo que también estuvieron por allí. No circulan fotos de ellos, ni han hecho superproducciones de Hollywood, y hasta sus nombres son difíciles de encontrar. Pero hoy, veinticuatro años después, yo brindo en su recuerdo, me cuadro ante su memoria y les doy mil veces las gracias. Por ir.


13 de diciembre de 2010

Biografía de Isaac Newton

Isaac Newton
Científico inglés (Woolsthorpe, Lincolnshire, 1642 - Londres, 1727). Hijo póstumo y prematuro, su madre preparó para él un destino de granjero; pero finalmente se convenció del talento del muchacho y le envió a la Universidad de Cambridge, en donde hubo de trabajar para pagarse los estudios. Allí Newton no destacó especialmente, pero asimiló los conocimientos y principios científicos de mediados del siglo XVII, con las innovaciones introducidas por Galileo, Bacon, Descartes, Kepler y otros.

Tras su graduación en 1665, Isaac Newton se orientó hacia la investigación en Física y Matemáticas, con tal acierto que a los 29 años ya había formulado teorías que señalarían el camino de la ciencia moderna hasta el siglo xx; por entonces ya había obtenido una cátedra en su universidad (1669).

Suele considerarse a Isaac Newton uno de los protagonistas principales de la llamada «Revolución científica» del siglo XVII y, en cualquier caso, el padre de la mecánica moderna. No obstante, siempre fue remiso a dar publicidad a sus descubrimientos, razón por la que muchos de ellos se conocieron con años de retraso.

Newton coincidió con Leibniz en el descubrimiento del cálculo integral, que contribuiría a una profunda renovación de las Matemáticas; también formuló el teorema del binomio (binomio de Newton). Pero sus aportaciones esenciales se produjeron en el terreno de la Física.

Réplica del telescopio de Newton
Sus primeras investigaciones giraron en torno a la óptica: explicando la composición de la luz blanca como mezcla de los colores del arco iris, Isaac Newton formuló una teoría sobre la naturaleza corpuscular de la luz y diseñó en 1668 el primer telescopio de reflector, del tipo de los que se usan actualmente en la mayoría de los observatorios astronómicos; más tarde recogió su visión de esta materia en la obra Óptica (1703).

También trabajó en otras áreas, como la termodinámica y la acústica; pero su lugar en la historia de la ciencia se lo debe sobre todo a su refundación de la mecánica. En su obra más importante, Principios matemáticos de la filosofía natural (1687), formuló rigurosamente las tres leyes fundamentales del movimiento: la primera ley de Newton o ley de la inercia, según la cual todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si no actúa sobre él ninguna fuerza; la segunda o principio fundamental de la dinámica, según el cual la aceleración que experimenta un cuerpo es igual a la fuerza ejercida sobre él dividida por su masa; y la tercera, que explica que por cada fuerza o acción ejercida sobre un cuerpo existe una reacción igual de sentido contrario.

De estas tres leyes dedujo una cuarta, que es la más conocida: la ley de la gravedad, que según la leyenda le fue sugerida por la observación de la caída de una manzana del árbol. Descubrió que la fuerza de atracción entre la Tierra y la Luna era directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, calculándose dicha fuerza mediante el producto de ese cociente por una constante G; al extender ese principio general a todos los cuerpos del Universo lo convirtió en la ley de gravitación universal.


Portada de los Principia
La mayor parte de estas ideas circulaban ya en el ambiente científico de la época; pero Newton les dio el carácter sistemático de una teoría general, capaz de sustentar la concepción científica del Universo durante varios siglos. Hasta que terminó su trabajo científico propiamente dicho (hacia 1693), Newton se dedicó a aplicar sus principios generales a la resolución de problemas concretos, como la predicción de la posición exacta de los cuerpos celestes, convirtiéndose en el mayor astrónomo del siglo. Sobre todos estos temas mantuvo agrios debates con otros científicos (como Halley, Hooker, Leibniz o Flamsteed), en los que encajó mal las críticas y se mostró extremadamente celoso de sus posiciones.

Como profesor de Cambridge, Newton se enfrentó a los abusos de Jacobo II contra la universidad, lo cual le llevó a aceptar un escaño en el Parlamento surgido de la «Gloriosa Revolución» (1689-90). En 1696 el régimen le nombró director de la Casa de la Moneda, buscando en él un administrador inteligente y honrado para poner coto a las falsificaciones. Volvería a representar a su universidad en el Parlamento en 1701. En 1703 fue nombrado presidente de la Royal Society de Londres. Y en 1705 culminó la ascensión de su prestigio al ser nombrado caballero.

Murió el 20 de marzo de 1727, de madrugada, después de haberse negado a recibir los auxilios finales de la Iglesia. Fue por tanto consecuente con su aborrecimiento del dogma de la Trinidad.

9 de diciembre de 2010

Calendario juliano y gregoriano

Julio César
En el año 46 a.C., el dictador Julio César, que se había casado con una mujer romana de buena familia, sobresaltó a algunas de las personas más influyentes de Roma al preparar una suntuosa bienvenida a su amante, la reina Cleopatra de Egipto, además de concederle una villa para que la ocupase durante toda su visita, que duró hasta el asesinato de César dos años después. Todo eso, sin duda, animó la conspiración que provocó su muerte. Pero, una consecuencia más duradera de su flirteo egipcio fue la reforma del calendario, recomendada por un astrónomo egipcio llamado Sosígenes, que lo acompañó a su regreso a Roma.

El calendario juliano que César introdujo y al que dio su nombre se mantuvo a lo largo y ancho de Europa hasta mil seiscientos años después de su muerte. Por desgracia, no era tan exacto como podía serlo, y hacia el siglo VIII d.C. empezaba a causar inquietud porque daba problemas para fijar la fiesta cristiana de Pascua. Durante los siguientes ochocientos años, el asunto de la reforma del calendario sería uno de los temas más debatidos por la cristiandad.

Gregorio XIII
El problema era que el calendario juliano asumía que la longitud del año era de 365,25 días (o lo que es lo mismo, 365 días 6 horas), mientras que en realidad sólo consta de 365, 242189 días (o lo que es lo mismo, 365 días 5 horas 48 minutos y 45,16 segundos). Esos más de 11 minutos contados adicionalmente a cada año habían supuesto en los 1257 años que mediaban entre el 325 y el 1582, un error acumulado de aproximadamente 11 días. Así que a finales del siglo XVI, el calendario cristiano estaba desfasado. En ese año de 1582, el Papa Gregorio XIII persuadió a varios estados europeos de que aceptasen lo que más tarde se conocería como el calendario gregoriano. Para cuadrar las fechas con el antiguo calendario, se eliminaron diez días.

El calendario juliano había considerado un promedio de 365,25 días, añadiendo un día extra cada cuatro años (lo que conocemos como años bisiestos). El calendario gregoriano hizo un pequeño cambio a esta regla: se añadiría un día extra si el año era divisible por 4, pero no si era divisible por 100... a menos que también fuera divisible por 400. Por tanto, como puedes ver, el criterio para que un año sea bisiesto es algo más complicado que la simple idea que todos conocemos como "un año de 366 días cada 4 años".

La mayoría de los países europeos adoptaron el nuevo calendario muy rápidamente. Los obispos ingleses, renuentes a aceptar el liderazgo del Papa, exigieron nuevas discusiones que, muy al estilo inglés, continuaron durante ciento setenta años. Cuando los ingleses (y escoceses e irlandeses) entraron en razón, tuvieron que anular once días (dado que en el tiempo transcurrido en las nuevas deliberaciones, se había acumulado un día más de error sobre los diez días iniciales). Al miércoles 2 de septiembre de 1752 le siguió el jueves 14 de septiembre. No todos se sintieron felices. Creyeron que les habían robado parte de sus vidas, los protestantes adoptaron el eslogan: "Devolvednos nuestros once días". Pero una vez plantada la semilla, la expansión de ese calendario por el Imperio Británico aseguró su adopción por todo el mundo. El Imperio Ruso, sin embargo, se mantuvo al margen hasta después de la Revolución de 1917.

Varios países adoptaron el calendario gregoriano casi inmediatamente, pero como se muestra a continuación, otros tardaron bastante en hacer el cambio:

- Italia, España, Portugal, Polonia: 5-14 de octubre de 1582
- Francia: 10-19 de diciembre de 1582
- Alemania (católica): varias fechas de 1583
- Alemania (protestante): 19-28 de febrero de 1700
- Inglaterra (y colonias), Escocia e Irlanda: 3 - 13 de septiembre de 1752
- Alaska (había sido parte de Rusia): 1867
- Japón: 1873
- China: 1912
- Unión Soviética: 1-13 de febrero de 1918
- Grecia: 10-22 de marzo de 1924
- Turquía: 19-31 de diciembre de 1926

Tengamos en cuenta que Japón y China no utilizaban el calendario juliano.

Una última curiosidad: el año gregoriano, con todas sus correcciones, es aún 26 segundos más largo que el año astronómico, lo cual implica un día de diferencia cada 3323 años. Para corregir esta pequeña discrepancia se ha propuesto sacar un día cada cuatro mil años de tal manera que el año 4000, el 8000 o el 16000 no sean bisiestos (aunque les toca). En todo caso, de la longitud del año ocho mil, o dieciséis mil, no necesitamos preocuparnos ahora: los años que estamos usando tienen una duración más que aceptable.

5 de diciembre de 2010

El extraño caso del asesino que leía libros de física nuclear

Pronunciar palabras como radiación o radiactividad infunde terror en la mayoría de las personas con una escasa preparación científica. El miedo cerval ante lo desconocido, ante la amenaza invisible que nos puede llegar a afectar sin que seamos plenamente conscientes de ella, se encuentra arraigado en lo más profundo de nuestras emociones humanas. Imágenes como las de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki durante la Segunda Guerra Mundial o las de accidentes en centrales nucleares como Three Mile Island o Chernóbil forman parte de la iconografía asociada para siempre a la energía nuclear.

De hecho, en los últimos 15 años, la International Atomic Energy Agency ha confirmado más de 1100 incidentes relacionados con el tráfico ilícito de materiales radiactivos. De ellos, casi 300 tenían que ver con la posesión no autorizada y/o estaban dedicados a actividades criminales, de una u otra forma.


Se cumple estos días el cuarto aniversario de la muerte de Alexandr Litvinenko, el exagente ruso que saltó a las páginas de todos los grandes diarios en noviembre de 2006. Litvinenko había nacido en la ciudad rusa de Voronezh 43 años atrás. Su trabajo estaba relacionado con la investigación del crimen organizado, con la mafia rusa. No cabe duda, a la vista de lo que posteriormente le sucedería, que se granjeó a buen seguro no pocos enemigos.

Se piensa que Litvinenko estaba relacionado con la muerte de la periodista Anna Politkóvskaya, asesinada en octubre de 2006. Politkóvskaya era conocida por sus críticas con la postura del Kremlin en relación con la guerra en Chechnya.

Perseguido en su país de origen por sus opiniones y declaraciones contra agentes del FSB (Federal Security Service) en relación con su presunta implicación en el entrenamiento del número 2 de Al-Qaeda, Ayman Al-Zawahiri durante los años previos a los ataques del 11-S y también por la publicación de un polémico libro, acabaría solicitando asilo político en el reino Unido en el año 2000.

El 1 de noviembre de 2006, Alexandr Litvinenko se reunió en el Pine Bar del hotel Millennium, en Londres, con varias personas. Pidió un té, acercó la taza a sus labios y sorbió un trago, solamente uno. Acababa de firmar su sentencia de muerte. A partir de aquel mismo momento, experimentaría una agonía que se prolongaría durante tres interminables semanas. Falleció en un hospital londinense el 23 de noviembre de 2006.

A los 14 días de su ingreso, los médicos que le atendían aún estaban convencidos de que sufría los efectos de un extraño virus estomacal. Se barajaron varias hipótesis. Entre ellas, la de que se trataba de un envenenamiento con talio. El isótopo 201 del talio, administrado en grandes cantidades, resulta tóxico, incluso en su estado no radiactivo (es empleado en medicina como trazador radiactivo en el estudio del miocardio). Unas pocas horas previas al fallecimiento de Litvinenko, una radiografía reveló la presencia de tres objetos con forma circular en su estómago. Probablemente se trataba de cápsulas de "azul de Prusia", el tratamiento que se le había administrado contra el envenenamiento por talio. Los médicos le habían dado un 50% de posibilidades de sobrevivir al cabo de 3-4 semanas después del envenenamiento.

Tras su muerte y posterior autopsia se reveló que la sustancia asesina era casi con total probabilidad el isótopo 210 del polonio, uno de los elementos radiactivos descubiertos por Pierre y Marie Curie. La investigación policial halló rastros de polonio-210 en la casa de Litvinenko, en Muswell Hill; también en el hotel Millennium de Grosvenor Square donde había ingerido el veneno en la taza de té y en un restaurante de sushi en el que se había reunido con el controvertido abogado italiano Mario Scaramella.

Derek Conlon, el pianista del bar donde fue envenenado Litvinenko, bebió de la misma taza tan sólo una hora más tarde. Incluso después de pasar por el lavavajillas, la taza contenía restos suficientes de polonio-210 como para que Conlon recibiera la tercera dosis más importante de todas los individuos que fueron expuestos, hasta 1500, y de los cuales 17 resultaron contaminados. Fueron necesarias más de 400 personas para seguir el rastro dejado por la sustancia radiactiva que terminaría acabando con la vida de Alexandr Litvinenko.

La radiactividad es el fenómeno por el que los núcleos atómicos se desintegran, emitiendo otras partículas o simplemente radiación. Si estas emisiones tienen la energía suficiente como para extraer los electrones de los átomos con los que se encuentren en su camino, entonces reciben el nombre de radiaciones ionizantes. Aunque existen varias clases diferentes de radiaciones ionizantes, las tres más comunes reciben el nombre de partículas alfa, rayos beta y radiación gamma. La primera consiste en núcleos atómicos del elemento helio (formados por dos protones y dos neutrones), la segunda corresponde a electrones ( o sus antipartículas, los positrones) propiamente dichos y la tercera son fotones de alta frecuencia (mayor que la correspondiente a los rayos X). Distintos núcleos de elementos radiactivos emiten distintas clases de radiaciones ionizantes.
En concreto, el polonio-210 (el 210 hace alusión al número total de protones y neutrones presentes en el núcleo atómico) es un emisor de partículas alfa (aunque también puede emitir débilmente radiación gamma). Se puede encontrar polonio-210 en el humo de los cigarrillos, en el agua potable y en los alimentos (tranquilos, únicamente en cantidades ínfimas), así como subproducto de la desintegración del radón gaseoso.

Todas las radiaciones ionizantes pueden caracterizarse por su poder característico de penetración. Así, las partículas alfa son tan pesadas que tan sólo son capaces de atravesar a duras penas una hoja de papel antes de ser detenidas. Los electrones de los rayos beta, al ser mucho más ligeros, pueden atravesar el papel, pero son detenidos por una fina lámina de metal. En cambio, la radiación gamma no tiene muchas dificultades para atravesar varios centímetros de hormigón.

¿Qué consecuencias tienen las afirmaciones del párrafo anterior con respecto al veneno que le fue suministrado a Litvinenko? Pues sencillamente que, al igual que todos los demás emisores de partículas alfa, el polonio-210 se muestra prácticamente inofensivo para un cuerpo humano cuando éste es expuesto a una fuente radiactiva externa, siendo la propia piel la que hace de barrera infranqueable.

Por el contrario, los efectos resultan aterradores cuando el polonio es ingerido o inhalado y opera desde el interior del cuerpo humano, donde puede afectar de forma indiscriminada a las células de órganos vitales como los pulmones, hígado o riñones y también a la sangre o la médula ósea. No menos decisivo, en lo que respecta a los potenciales daños provocados por la ingestión o inhalación, resulta el estado químico (en forma de nitrato, por ejemplo) o físico (el tamaño concreto de las partículas), ya que dependiendo del mismo la sustancia puede ser exhalada (en caso de que dichas partículas sean relativamente grandes) o puede terminar en los pulmones, incorporándose así al torrente sanguíneo (cuando, por contra, el tamaño es suficientemente pequeño).

En el caso de Alexandr Litvinenko, nunca llegó a averiguarse la cantidad exacta de polonio-210 que le fue administrada, aunque como veremos dentro de un momento este factor no se torna decisivo en absoluto. Lo que sí hay que tener en cuenta es que las partículas alfa tienen la capacidad de poder resultar, cuando se trata de pequeñas dosis, hasta 20 veces más dañinas que otras radiaciones ionizantes, como los rayos beta, los X o los gamma. En cambio, a dosis elevadas, el daño es similar.

Una forma de evaluar el perjuicio o daño causado al cuerpo de una persona por la radiactividad de un núclido consiste en cuantificar la dosis recibida y expresarla en una unidad denominada “rem“. Una dosis de 100 rem (también llamada 1 Gy, de la palabra inglesa Gray) no tiene prácticamente efectos sobre el organismo y suele pasar desapercibida. A partir de 200 rem (2 Gy) la persona caerá enferma casi con total seguridad. Esta dolencia recibe el nombre de radiotoxemia o envenenamiento por radiación. Suele ir acompañada de náuseas, vómitos, diarreas, caída del pelo, etc.

Cuando la dosis supera los 300-400 rem (3-4 Gy) la probabilidad de que acabe en muerte del sujeto alcanza el 50% (esta cantidad recibe el nombre de LD50). Aunque todo esto parece sencillo, la verdad es que no resulta tan evidente. En efecto, las dosis anteriores dependen de la forma en que sean adquiridas. Así, únicamente son válidos los valores proporcionados cuando se reciben en una única dosis. Sin embargo, un individuo puede soportar dosis de hasta 80 Gy (8000 rem) siempre que se administren éstas de forma gradual, a lo largo de varios días. Por ejemplo, en radioterapia pueden llegar a exponerse a los enfermos a dosis diarias de 1-2 Gy durante semanas.

Algunos parámetros básicos útiles a la hora de caracterizar la naturaleza radiactiva de una sustancia son la actividad, que representa el número de desintegraciones por unidad de tiempo (la velocidad a la que se desintegran los núcleos) y cuyo valor se expresa en una unidad denominada “becquerel” (en honor de Henri Becquerel, el descubridor de la radiactividad).

Un becquerel (abreviado Bq) equivale a una desintegración por segundo. La actividad específica es la actividad por unidad de masa y mide lo activa que es una determinada cantidad de sustancia radiactiva. Finalmente, la semivida de la sustancia es el tiempo que tarda ésta en desintegrarse hasta reducir el número de sus átomos a la mitad.

En cada desintegración de un átomo de polonio-210 se produce una partícula alfa, al mismo tiempo que el núcleo transmuta en otro de plomo-206. Un solo gramo de polonio-210 emite 167 billones de partículas alfa cada segundo. Su semivida es de 138 días (algo menos de 5 meses). Como todo proceso estadístico, la radiactividad se verá reducida a la mitad al cabo de este tiempo (una semivida); al cabo de dos semividas se habrá reducido a la cuarta parte y así, sucesivamente. Después de cinco semividas tan sólo restará algo más del 3% de la cantidad original. En unos dos años la muestra será prácticamente inactiva e inocua.

Cada partícula alfa que sale despedida de un núcleo de polonio-210 lleva consigo una energía de 5,4 MeV (unas 0,86 billonésimas de joule, la unidad de energía en el SI de unidades). Como una dosis radiactiva de tan sólo 1 Gy equivale a la absorción de 1 joule por cada kilogramo de peso de la persona, esto quiere decir que un hombre de 70 kg expuesto a 10 Gy, una dosis suficiente para que dicha persona comience a experimentar efectos gastrointestinales y trastornos en su médula ósea del todo similares a los experimentados por Alexandr Litvinenko, estará sufriendo el impacto de nada menos que 810 billones de partículas alfa.

Teniendo en cuenta que Litvinenko permaneció vivo tres semanas con el polonio-210 activo en el interior de su cuerpo, debió de estar sometido a una actividad de casi 470 millones de becquerels. Esta cantidad puede verse reducida si se tiene en consideración lo afirmado anteriormente y es que las partículas alfa pueden mostrarse entre 1 y 20 veces más dañinas que el resto de las radiaciones ionizantes.

Tomando un factor 4 como estimación sensata, la actividad de la muestra ingerida por el exagente del FSB ruso pudo haber sido de unos 118 millones de becquerels (118 MBq). Considerando la masa del núcleo del polonio-210, semejante actividad equivale a unos escasísimos 0,7 microgramos. En un solo grano de azúcar cabrían casi un millar de dosis como la anterior.

Ahora se comprende perfectamente por qué el asesino de Litvinenko escogió una sustancia como el polonio-210. Resultaba muy fácil de camuflar, ya que con un simple envoltorio de papel bastaría para que la radiación alfa no alcanzase a la persona que lo transportara. Posee una semivida intermedia, ni demasiado larga como para que la actividad no fuese suficientemente alta como para causar una muerte relativamente rápida, ni demasiado corta como para que el sicario hubiese podido verse apurado ante el posible agotamiento de la fuente radiactiva. Los 138 días de la semivida del polonio-210 resultan más que suficientes para que, una vez adquirido el veneno, aún se mantuviese con una actividad elevada en el momento de ser administrado a la víctima.

Hasta los asesinos demuestran, en ocasiones, conocimientos de física nuclear. Piénsalo dos veces antes de tomarte una taza de tu infusión favorita…

1 de diciembre de 2010

El accidente de Chernobyl

Sarcófago de Chernobyl
El accidente de Chernobyl tuvo lugar a la 1:23:58 AM (hora local) del 26 de abril de 1986. El accidente consistió en una serie de explosiones (primero de vapor y luego de otros productos de combustión nuclear) seguidas de una fusión del núcleo del reactor.

Las causas de este accidente nuclear, el mayor de la historia, se pueden atribuir al defectuoso diseño de la planta unido a la casi total ignorancia del personal sobre cómo afectaban sus acciones al funcionamiento de la planta. También hubo fallos de comunicación entre el personal de seguridad y los encargados de operación del reactor.

Ante todo, veamos someramente cómo funciona una central nuclear de este tipo:

En una cámara tenemos uranio enriquecido sufriendo una reacción nuclear. Ésta consiste en la emisión de neutrones por parte de los átomos de uranio. Cada vez que un átomo de uranio se escinde, emite tres neutrones y libera bastante energía, en forma de calor y radiación. Este calor se utiliza para generar vapor de agua que mueve una turbina que genera electricidad. Cada uno de los tres neutrones obtenidos de la fisión de un átomo de uranio sirve para fisionar (partir) otro átomo de uranio. Se obtiene una reacción en cadena. Es el mismo mecanismo que el de las bombas atómicas de la II Guerra Mundial. Pero como no queremos una bomba atómica, se controla la reacción, introduciendo en escena las llamadas barras de control, que absorben algunos neutrones y hacen que la reacción no vaya tan rápida. Una central nuclar de fisión es, hablando mal y pronto, una bomba atómica controlada. Así dicho parece que es una locura, pero se conoce muy bien el mecanismo y hay múltiples medidas de seguridad que, correctamente utilizadas, hacen prácticamente imposible que ocurra nada. Sólo si se obvian varias de estas medidas de seguridad simultáneamente, como ocurrió en Chernobyl, se empieza a estar en peligro. Nunca ha habido un accidente grave cuando se cumplían las normas de seguridad.

Aquella noche, aprovechando que el reactor se iba a cerrar después para una revisión de seguridad, se iba a llevar a cabo un experimento en el reactor 4 para ver si, tras un apagón, la inercia de la turbina principal sería capaz de generar energía suficiente para activar los sistemas de emergencia (en particular, las bombas de agua). El reactor contaba con dos motores diésel para activar los sistemas de emergencia, pero éstos no se activaban instantáneamente. La prueba consistía en ver si durante los segundos que tardaban en activarse los motores la turbina podría activar los sistemas de seguridad. Ese mismo experimento ya se había hecho en Chernobyl en el reactor 1 poco tiempo atrás (aunque con todas las medidas de seguridad conectadas), siendo el resultado negativo: la turbina, por sí sola, no consiguió activar los sistemas de seguridad hasta la entrada en funcionamiento de los motores diésel. Tras una serie de modificaciones en el reactor, se quería intentar otra vez.

Vista de la ciudad abandonada de Prípiat, engullida por la vegetación, con la central al fondo
Antes de empezar el experimento, se redujo la potencia de funcionamiento del reactor desde los 3200 MW a 1000 MW, para realizar el experimento en condiciones menos peligrosas. Sin embargo, debido a un fallo de coordinación entre operarios, la potencia del reactor siguió bajando y llegó a estar sólo en 30 MW. A tan baja potencia, se produce un exceso de Xenon-135 (135Xe), un producto de reacción que envenena la fisión, pues absorbe neutrones. A potencias mayores, el Xenon-135 se consume en la reacción. La reacción comenzó a detenerse, pero se decidió no cancelar el experimento. Habría hecho falta un buen rato para incrementar de nuevo la potencia del reactor hasta los 1000 MW originalmente previstos. Pero no se disponía de tanto tiempo. El experimento ya iba con retraso porque durante el día habían tenido que aplazarlo durante 9 horas, debido a un pico de demanda de energía eléctrica de Kiev. Los coordinadores del experimento trabajaban bajo la presión de sus superiores. Lo que se hizo fue subir la potencia sólo hasta 200 MW. Como a este nivel sigue habiendo demasiado Xenon-135, se retiraron, más allá del límite establecido por el reglamento de seguridad, las barras de grafito (que también moderan los neutrones), para que la reacción se viese menos moderada y pudiera seguir el experimento. Dejan dentro del combustible sólo 8 de las 30 barras mínimas exigidas por el reglamento. No sólo eso, sino que también se desconectaron todos los sistemas automáticos de cierre de reacción (SCRAM) del reactor. Es un fallo gravísimo de diseño el permitir que todos los sistemas automáticos de emergencia puedan ser desconectados por los operarios.

Y el experimento comenzó. Y fracasó. En el momento de desconectar la turbina de la red, la potencia de las bombas de agua cayó rápidamente. Al cesar la llegada de agua de refrigeración, comenzó a subir la temperatura del refrigerante del reactor, que comenzó a hervir. Y aquí aparece un nuevo fallo de diseño que los operarios desconocían o, si lo conocían, no tuvieron en cuenta.

La central tras el accidente
El reactor de Chernobyl, del tipo RBMK (moderado por grafito) estaba supermoderado. En un reactor submoderado, una disminución de la cantidad de refrigerante provoca, por efecto doppler, una disminución de la potencia. Esto se conoce como un “coeficiente de huecos negativo”. En un reactor supermoderado, la disminución de la cantidad de refrigerante provoca un aumento de la potencia de la reacción (coeficiente de huecos positivo). Esto significa que el agua del refrigerante no sólo sirve para disminuir la temperatura del reactor, sino también para detener los neutrones de la reacción. El agua líquida absorbe muy bien los neutrones, pero no así el vapor de agua. Cuando comenzó a evaporarse el agua del refrigerante dentro de las tuberías, la reacción comenzó a crecer descontroladamente. Se llegó a alcanzar un nivel de potencia de 30 GW, diez veces superior al establecido por las normas de seguridad.

Al cabo de unos segundos, se pulsó el botón de parada total del reactor (SCRAM). Pero ya era demasiado tarde. EL SCRAM activa la entrada de todas las barras de grafito en el combustible, para detener la reacción. Pero como habían sido retiradas más allá del límite de seguridad, tardaron más de 18 segundos en entrar. La temperatura del reactor había subido demasiado, y las barras de grafito que debían introducirse en el combustible nuclear se deformaron por la temperatura, pudiendo introducirse sólo hasta un tercio de su longitud. Además, estas barras tenían una característica, de nuevo obviada por los operadores: al entrar en el combustible, provocan un aumento transitorio de la potencia, seguido por la disminución de la misma. Ese primer pico (de 100 veces la potencia nominal del reactor) ayudó a que todo ocurriera aún más rápido. El agua evaporada reventó todas las tuberías, provocando una inmensa explosión. La explosión libera toda el agua refrigerante, provocando un incremento aún mayor de la potencia, que alcanzó 480 veces el valor nominal del reactor. Además, reventó el techo del reactor, que sólo estaba parcialmente blindado, provocando la entrada masiva de aire, y con él oxígeno, que hizo arder todas las barras de grafito introducidas en el combustible. En ese momento, una segunda explosión revienta el resto del reactor, lanzando a la atmósfera más de 8 toneladas de material radiactivo (entre 200 y 500 veces mayor radiactividad que las bombas de Hiroshima y Nagasaki), con una potencia de un billón de julios. Se ha dicho en casi todos los medios informativos que la potencia de la explosión fue 200 veces mayor que la de Hiroshima. Nada más falso. Si hubiera sido así, no habría quedado nada de la central. Lo que fue 200 veces más alto, como digo, fue la radiactividad.

Monumento en memoria de las víctimas en las inmediaciones de la central
El núcleo del reactor se funde: se convierte en una masa radiactiva que sigue soltando cantidades inmensas de radiación y calor. La explosión provoca más de 30 incendios, que los bomberos consiguen apagar a las 9 de la mañana, con un alto precio en vidas humanas. Más de 30 bomberos murieron ese mismo día por culpa de la radiación. Para evitar que la reacción nuclear siguiera funcionando, se emplearon helicópteros, que desde el día siguiente a la explosión, lanzaron sobre el núcleo del reactor más de 5.000 toneladas de distintos tipos de materiales.

Comenzaron vertiendo 40 toneladas de carburo de boro (otro moderador), para garantizar que no se reanudara la reacción de fisión. Continuaron con 800 toneladas de dolomita a fin de extinguir el fuego y refrigerar el núcleo, y con el mismo fin añadieron 2400 toneladas de granalla de plomo. Finalmente, añadieron 1800 toneladas de arena y arcilla con el objetivo de retener los productos de fisión. Esto último falló: todavía había demasiada radiación y la arena acabó fundiéndose y cristalizando.

Posteriormente se construyó un gigantesco sarcófago, hecho con 410.000 metros cúbicos de hormigón y 7.000 toneladas de acero; el sarcófago fue terminado en noviembre de 1986. Por cierto, que ahora está lleno de grietas y toca arreglarlo, pero como es tan caro nadie se quiere hacer cargo del tema.

El reactor dañado permanecerá radiactivo como mínimo los próximos 100.000 años. El accidente fue detectado el lunes 28 de abril de 1986, a las 9 de la mañana, en la central nuclear sueca de Forsmark, unos 100 kilómetros al norte de Estocolmo, donde los contadores Geiger registraban niveles de radiactividad 14 veces superiores a lo normal. Primero se pensó en un escape en la propia central (las primeras noticias de las agencias de prensa hablaban de un accidente en una central sueca), pero un exhaustivo control mostró que la central funcionaba perfectamente y que la radiactividad venía del exterior de la central.

Para finalizar esta entrada, podemos ver un interesante documental de Discovery Channel acerca del accidente:



27 de noviembre de 2010

La mini-magnetosfera de la Luna

Muchos objetos del Sistema Solar tienen potentes campos magnéticos que desvían las partículas cargadas del viento solar, creando una burbuja conocida como magnetosfera. En la Tierra, esto nos protege de parte de los dañinos rayos solares y los desvía creando las preciosas auroras. Aunque no con el mismo escudo (al menos por lo que sabemos), se han hallado espectáculos similares en los gigantes gaseosos, así como en muchos objetos de nuestro Sistema Solar que carecen de la capacidad de producir esos efectos, ya sea por su falta de un potente campo magnético (como Venus), o de una atmósfera con la que puedan interactuar las partículas cargadas (como Mercurio).

Aunque la Luna carece de ambos elementos, un nuevo estudio ha encontrado que aún puede producir “mini-magnetosferas” localizadas. El equipo responsable de este descubrimiento es un grupo internacional compuesto por astrónomos de Suecia, India, Suiza y Japón. Se basa en las observaciones de la nave Chandrayaan-1 producida y lanzada por la Organización India de Investigación Espacial (ISRO).

Usando este satélite, el equipo cartografió la densidad de átomos de hidrógeno dispersados que proceden del viento solar e impactan con la superficie siendo reflejados. Bajo condiciones normales, un 16-20% de los protones incidentes del viento solar son reflejados de esta forma.

Para aquellos excitados por encima de los 150 electrón-voltios (eV), el equipo encontró una región cerca de las antípodas Crisium (la región directamente opuesta al Mare Crisium en la Luna). Se descubrió anteriormente que esta región tenía anomalías magnéticas en las que la fuerza del campo magnético era de varios cientos de nanoteslas. El nuevo equipo encontró que el resultado de esto se debía al reflejo del viento solar incidente, lo que creaba una región con escudo de unos 360 kilómetros de diámetro rodeada por una “región de 300 kilómetros de grosor de flujo de plasma aumentado que procede del viento solar que fluye a 23 kilómetros alrededor de la mini-magnetosfera”. Aunque el flujo se agrupa, el equipo encontró que la carencia de un límite distintivo indica que no es probable que sea un arco de choque, el cual se crearía cuando la acumulación se hiciese lo bastante fuerza para interactuar directamente con partículas entrantes adicionales.

Por debajo de energías de 100 eV, el fenómeno parece desaparecer. Los investigadores sugieren que esto apunta a un mecanismo de formación diferente. Una posibilidad es que parte del flujo solar se filtre a través de la barrera magnética y sea reflejado creando estas energías. Otra es que, en lugar de núcleos de hidrógeno (que componen la mayoría del viento solar) éste es el producto de partículas alfa (núcleos de helio) o de otros iones más pesados del viento solar que impactan en la superficie.

No se discute en el artículo, cómo de valiosas podrían ser estas características para futuros astronautas que busquen crear una base en la Luna. Aunque el campo es relativamente fuerte para campos magnéticos locales, aún está unos dos órdenes de magnitud por debajo del de la Tierra. Por tanto, es improbable que este efecto sea suficientemente fuerte para proteger a una base, ni proporcionaría protección de los rayos-X y otra peligrosa radiación electromagnética de la que protege una atmósfera.

En cambio, este hallazgo se coloca más en el camino de la curiosidad científica, y puede ayudar a los astrónomos a cartografiar campos magnéticos locales, así como investigar el viento solar si se localizan tales mini-magnetosferas en otros cuerpos. Los autores sugieren que deberían buscarse tales características en Mercurio y asteroides.

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