El tecnecio-99 ( 99 Tc ) es un isótopo de tecnecio que se desintegra con una vida media de 211.000 años hasta convertirse en rutenio-99 estable , emitiendo partículas beta , pero no rayos gamma. Es el producto de fisión de larga duración más importante de la fisión del uranio y produce la mayor fracción del total de emisiones de radiación de larga duración 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 ( 99m Tc) es un isómero nuclear de vida corta (vida media de aproximadamente 6 horas) utilizado en medicina nuclear , producido a partir de molibdeno-99. Se desintegra por transición isomérica a tecnecio-99, una característica deseable, ya que la vida media muy larga 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. Cuando se detienen las partículas beta se emiten suaves rayos X, pero mientras el cuerpo se mantenga a más de 30 cm de distancia, no deberían suponer ningún problema. El principal peligro al trabajar con tecnecio es la inhalación de polvo; Esta contaminación radiactiva en los pulmones puede suponer un importante riesgo de cáncer. [ cita necesaria ]
Debido a su alto rendimiento de fisión, su vida media relativamente larga y su movilidad en el medio ambiente, el tecnecio-99 es uno de los componentes más importantes de los desechos nucleares. Medido en becquerelios por cantidad de combustible gastado, es el principal productor de radiación en el período comprendido entre aproximadamente 10,4 y 10,6 años después de la creación de los desechos nucleares. [2] El siguiente producto de fisión de vida más corta es el samario-151, con una vida media de 90 años, aunque varios actínidos producidos por captura de neutrones tienen vidas medias en el rango intermedio.
Se estima que hasta 1994 se liberaron al medio ambiente unos 160 TBq (unos 250 kg) de tecnecio-99 mediante pruebas nucleares atmosféricas. [2] Se estima que la cantidad de tecnecio-99 procedente de la energía nuclear civil liberada al medio ambiente hasta 1986 es del orden de 1.000 TBq (unos 1.600 kg), principalmente mediante métodos obsoletos de reprocesamiento de combustible nuclear ; la mayor parte fue vertida al mar. En los últimos años, los métodos de reprocesamiento han mejorado para reducir las emisiones, pero a partir de 2005 [actualizar]la principal liberación de tecnecio-99 al medio ambiente se produce en la planta de Sellafield , que liberó aproximadamente 550 TBq (unos 900 kg) entre 1995 y 1999 en Irlanda. Mar . A partir de 2000, la cantidad se limitó reglamentariamente a 90 TBq (unos 140 kg) al año. [3]
La larga vida media del tecnecio-99 y su capacidad para formar una especie aniónica lo convierten (junto con el 129 I ) en una preocupación importante al considerar la eliminación a largo plazo de desechos radiactivos de alto nivel . [ cita necesaria ] Muchos de los procesos diseñados para eliminar productos de fisión de corrientes de proceso de actividad media en plantas de reprocesamiento están diseñados para eliminar especies catiónicas como cesio (p. ej., 137 Cs , 134 Cs ) y estroncio (p. ej., 90 Sr ). Por tanto, el pertecnetato se escapa a través de estos procesos de tratamiento. Las opciones actuales de eliminación favorecen el entierro en roca geológicamente estable. El principal peligro de este tipo de procedimiento es que es probable que los residuos entren en contacto con el agua, lo que podría filtrar contaminación radiactiva al medio ambiente. La capacidad natural de intercambio catiónico de los suelos tiende a inmovilizar cationes de plutonio , uranio y cesio . Sin embargo, la capacidad de intercambio aniónico suele ser mucho menor, por lo que es menos probable que los minerales adsorban los aniones pertecnetato y yoduro , dejándolos 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, incluidos: cristalización, [4] [5] extracción líquido-líquido, [6] [7] [8] métodos de reconocimiento molecular, [9] volatilización y otros.
En 2012, investigadores de la Universidad de Notre Dame presentaron el compuesto cristalino Notre Dame Thorium Borate-1 (NDTB-1). Puede adaptarse para absorber de forma segura iones radiactivos de corrientes de desechos nucleares. Una vez capturados, los iones radiactivos pueden intercambiarse por especies con mayor carga de tamaño similar, reciclando el material para su reutilización. Los resultados de laboratorio que utilizaron los cristales NDTB-1 eliminaron aproximadamente el 96 por ciento del tecnecio-99. [10] [11]
En el CERN se ha demostrado un método de eliminación alternativo, la transmutación , para el tecnecio-99. Este proceso de transmutación bombardea el tecnecio (99
Tc como objetivo metálico ) con neutrones , formando el efímero100
Tc (vida media de 16 segundos) que se desintegra por desintegración beta a rutenio estable (100
Ru ). Dado el valor de mercado relativamente alto del rutenio [12] y las propiedades particularmente indeseables del tecnecio, este tipo de transmutación nuclear parece particularmente prometedor.