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El Servicio de Radioisótpos

El Servicio de Radioisótopos es un laboratorio dedicado a la medida de radiaciones ionizantes y el análisis isotópico y elemental. Para ello se utilizan tanto detectores radiométricos como sistemas no radiométricos (espectrometría atómica de masas).

A lo largo de las siguientes páginas se tratará de dar una descripción somera de las técnicas usadas en el Servicio, así como de las distintas aplicaciones que abarcan dichas técnicas en distintos campos científicos e industriales.

La actual estructura del Servicio data de 2004, año en el que se inauguran sus instalaciones como parte del Centro de Investigación, Tecnología e Innovación de la Universidad de Sevilla. El equipamiento que se describirá posteriormente ha sido adquirido a través de distintas convocatorias competitivas para la adquisición de infraestructuras científico-técnicas. A modo de resumen, destaquemos que este Servicio cuenta con varios detectores de semiconductor para emisores de radiación gamma y alfa, un detector proporcional de gas, dos equipos de centelleo líquido, un ICP-MS y un completo laboratorio de separación radioquímica.

¿Qué son los radioisótopos?

La materia está compuesta de átomos, los cuales de acuerdo al modelo clásico están formados por un núcleo de carga eléctrica positiva y una nube de electrones de carga negativa. El núcleo a su vez está compuesto por protones, de carga positiva, y neutrones, que no tienen carga eléctrica. El número de protones del núcleo caracteriza al elemento químico, mientras que la suma de los protones y los neutrones caracteriza la masa de dicho átomo (ya que en comparación, la masa de los electrones es despreciable). Así, todos los núcleos con 26 protones son núcleos de hierro, mientras que los que tienen 27 son de cobalto. Ambos elementos son distintos y su comportamiento biogeoquímico es por tanto distinto.

Por otra parte, existen (de forma natural) núcleos de hierro con 28, 30, 32 ó 33 neutrones, que dan lugar a distintos isótopos de este elemento (54Fe, 56Fe, 57Fe, 58Fe, respectivamente). Todos se comportan de la misma forma desde el punto de vista químico.

Las leyes de estabilidad nuclear establecen que determinadas combinaciones de protones y neutrones dan lugar a núcleos estables, mientras que otras dan lugar a núcleos inestables. Por decirlo de una forma sencilla, éstos “buscan” una configuración más estable emitiendo energía, desde el núcleo en forma de radiación, cuyas características (tipo de radiación, energía, probabilidad o intensidad de emisión, etc) son distintas, dependiendo del núcleo que las emita. Hablamos entonces de isótopos radiactivos, radioisótopos o radionucléidos. Decimos entonces que el núcleo que mite esta radiación se ha desintegrado, de tal forma que se transforma en un núcleo de otro elemento. Por ejemplo, el 3H es un isótopo radiactivo del hidrógeno, que es un elemento que se caracteriza por su alta reactividad química. Durante la emisión de radiación beta, el núcleo de 3H pasa a transformarse en 3He, un isótopo estable de un gas noble con comportamiento biogeoquímico extremadamente distinto al del hidrógeno.

Por otra parte, la emisión o no de radiación por parte de un radioisótopo es un proceso aleatorio, con una probabilidad bien determinada y que puede caracterizarse desde el punto de vista estadístico por el llamado periodo de semidesintegración radiactiva. Éste se define como el tiempo que pasa desde que una determinada población de dichos radioisótopos disminuye a la mitad de la inicial.

El rango de variación del periodo de semidesintegración radiactiva es enorme, desde microsegundos a miles de millones de años. Obsérvese que cuando un determinado radionucléido se desintegra, pasa a transformarse en otro isótopo, que puede a su vez ser radiactivo (como ocurre con las llamadas series radiactivas) o estable.

Entre los distintos tipos de radiación que emiten los radioisótopos, las que están más ligadas a este Servicio son la alfa (núcleos de helio, con gran capacidad de ionización y escaso alcance en la materia), la beta (electrones o positrones emitidos desde el núcleo con menor capacidad de ionización que la alfa pero mayor alcance) y la gamma, que es radiación electromagnética (como la luz o los rayos X), con escaso poder de ionización pero alta capacidad de penetración. Cada una de ellas interacciona de modo distinto con la materia, por lo que su estudio se realiza por medio de distintos técnicas. A continuación se describen las que componen la oferta tecnológica del servicio.

Radiactividad alfa

Radiactividad beta

Radiactividad gamma

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