OBSERVATORIO

Investigando o plutonio

02.05.2007 Un equipo de físicos e químicos da Universidade de Rutgers, Estados Unidos, dedicouse a esclarecer algúns dos segredos que garda o átomo deste elemento. Cren que o seu traballo poderá empregarse para a fabricación de fontes de enerxía nuclear máis seguras e versátiles

ALBERTO CIFUENTES . CANALCIENCIA.COM

Planta de almacenamento de plutonio en Alemaña FOTO: EFE

Os investigadores de Rutgers dedicáronse ao plutonio pola súa importancia ao ser empregado nas armas nucleares e nalgunhas centrais nucleares. As características nucleares son moi complexas pero ben coñecidas. Glenn Seaborg, Arthur Wahl, Joseph Kennedy e Edwin McMillan fixeron os primeiros átomos de plutonio. Fabricáronos en decembro de 1940 na Universidade de Berkeley bombardeando óxido de uranio con deuterio –o isótopo de hidróxeno que ten un neutrón no seu núcleo, a diferenza do átomo corrente de hidróxeno que non ten ningún–. Despois, paseniño, o grupo de Seaborg fabricou máis e máis átomos de plutonio. Contra 1941 xa tiñan tres millonésimas de gramo e catro anos máis tarde suficiente material como para fabricar dúas armas nucleares. Do átomo de plutonio coñécense dezaseis isótopos (os átomos son iguais uns aos outros agás no número de neutróns que hai nos seus núcleos). O núcleo do isótopo 239 rómpese por fisión nuclear con neutróns lentos e, polo tanto, é o empregado nalgunhas centrais nucleares e para a fabricación de armas nucleares. Cando un neutrón bate contra un átomo de plutonio 239 rompe o seu núcleo ceibando moitísima enerxía. Ademais, libéranse máis neutróns os que, á súa vez baten contra outros átomos de plutonio. Isto chámase reacción en cadea, de tal maneira que ­cunha pequena cantidade de plutonio, máis ou menos con catro quilogramos (o que se coñece como masa crítica) pode obterse unha xigantesca explosión.

Para evitar "malos usos", existe un inventario de cada gramo de plutonio producido en cada un dos reactores nucleares de todo o mundo. Polo menos iso queremos crer. A finais do século XX existían unhas mil duascentas toneladas métricas de plutonio. Unha cuarta parte estaba dentro das armas nucleares e o resto, nas centrais, ben nos reactores, ben nos almacéns.

Debido a súa elevada toxicidade e radiotoxicidade é preciso tomar precaucións extremas no manexo de calquera material que conteña plutonio. Os especialistas en armas nucleares con plutonio afirman que as tres cuartas partes do plutonio que leva unha bomba se vaporiza, incorporándose á atmosfera e logo ás cadeas alimentarias. Arestora, é posíbel que todos teñamos varios centos de átomos de plutonio concentrados na superficie dos ósos. Como o plutonio emite partículas alfa –partículas iguais aos núcleos dos átomos de helio–, os átomos que temos dentro do noso corpo teñen capacidade para danar o ADN celular.

A cantidade de plutonio crece a un ritmo dunhas vinte toneladas métricas cada ano. Cando os acordos de aumento da década dos oitenta do pasado século XX se fixo urxente a busca dun método eficaz de almacenaxe de plutonio. O sistema máis empregado e o peche en cilindros de vidro que logo son enterrados. Unha fórmula que se está ensaiando é oxidalo para despois fundilo con óxidos de silicio, boro e gadolinio e convertelo nun vidro inerte. Os átomos de boro e gadolinio son capaces de absorber os neutróns emitidos polos átomos de plutonio.

Algunhas das características físicas e químicas do plutonio son moi curiosas. Por exemplo, malia ser un metal non é magnético e conduce mal a electricidade e mais a calor. Existe en seis formas diferentes, pasando dunha a outra por efecto da calor interna que a fisión dos átomos produce; cando chega preto do seu punto de fusión (os seiscentos corenta e un graos centígrados) diminúe o seu volume. Estas características fixeron dubidar un equipo de físicos e químicos da Universidade de Rutgers, Estados Unidos, da máis aceptada constitución electrónica do átomo de plutonio. Os electróns dos átomos móvense nunhas rexións chamadas orbitais. Existen catro tipo de orbitais, designados coas letras s, p, d e f. En cada orbital "cabe" un número máximo de electróns (por exemplo, dous nos orbitais de tipo s, seis nos orbitais p...). Un número situado diante da letra do orbital dá idea da súa proximidade ao núcleo do átomo. Os electróns máis arredados do núcleo dun átomo de plutonio están nos orbitais 5f e 7s. Todas as descricións do átomo de plutonio din que nese orbital 5f existen seis electróns e no orbital 7s outros dous. Os investigadores de Rutgers cre que non é así. Eles determinaron que case o oitenta por cento do tempo, hai cinco de electróns nos orbitais 5f, case o vinte por cento do tempo hai seis, e menos do un por cento do tempo hai catro. Segundo explican nun artigo publicado en Nature, esta particularidade é a responsábel das súas particulares propiedades impropias dun metal.