La irradiación de piedras preciosas es un proceso en el que una piedra preciosa se expone a una radiación artificial para mejorar sus propiedades ópticas . Los altos niveles de radiación ionizante pueden cambiar la estructura atómica de la red cristalina de la piedra preciosa , lo que a su vez altera las propiedades ópticas dentro de ella. [1] Como resultado, el color de la piedra preciosa puede alterarse significativamente o la visibilidad de sus inclusiones puede disminuir.
El proceso, ampliamente practicado en la industria de la joyería , [2] se realiza en un reactor nuclear para bombardeo de neutrones , un acelerador de partículas para bombardeo de electrones o una instalación de rayos gamma utilizando el isótopo radiactivo cobalto-60 . [1] [3] El tratamiento de irradiación ha permitido la creación de colores de piedras preciosas que no existen o son extremadamente raros en la naturaleza. [1] Sin embargo, el proceso, particularmente cuando se realiza en un reactor nuclear, puede hacer que las piedras preciosas sean radiactivas. Los riesgos para la salud relacionados con la radiactividad residual en las piedras preciosas irradiadas han dado lugar a regulaciones gubernamentales en muchos países.
El término irradiación se refiere ampliamente a la exposición de la materia a partículas subatómicas o radiación electromagnética en todo el espectro, que incluye, en orden de frecuencia creciente y longitud de onda decreciente , infrarrojos , luz visible, ultravioleta , rayos X y rayos gamma . [4] Ciertos colores naturales de piedras preciosas, como los colores azul a verde en los diamantes [5] o los colores rojos en el circón , [6] son el resultado de la exposición a la radiación natural de la tierra, que generalmente es partícula alfa o beta . [5] La capacidad de penetración limitada de estas partículas da como resultado una coloración parcial de la superficie de la piedra preciosa. [5] Solo la radiación de alta energía, como los rayos gamma o los neutrones , puede producir colores corporales completamente saturados, [5] y las fuentes de estos tipos de radiación son raras en la naturaleza, lo que requiere el tratamiento artificial en la industria de la joyería. El proceso, particularmente cuando se realiza en un reactor nuclear para bombardeo de neutrones, puede hacer que las piedras preciosas sean radiactivas. [7] [a] Los neutrones penetran fácilmente en las piedras preciosas y pueden causar una coloración uniforme visualmente agradable, pero también penetran en el núcleo atómico y hacen que el núcleo excitado se desintegre , induciendo así radiactividad. [8] Por lo tanto, las piedras preciosas tratadas con neutrones se dejan de lado después durante un par de meses o varios años para permitir que cualquier radiactividad residual se desintegre, [3] [9] hasta que alcanzan un nivel seguro de menos de 1 nanocurio por gramo (37 Bq /g) a 2,7 nanocurios por gramo (100 Bq/g) según el país. [b]
La primera gema irradiada artificialmente documentada fue creada por el químico inglés William Crookes en 1905 enterrando un diamante incoloro en bromuro de radio en polvo . [10] [11] Después de haber estado allí durante 16 meses, el diamante se volvió verde oliva. [10] Este método produce un grado peligroso de radiactividad residual a largo plazo y ya no se utiliza. [12] Algunos de estos diamantes tratados con radio, que todavía se ponen ocasionalmente a la venta y pueden detectarse mediante detectores de partículas como el contador Geiger , [12] el contador de centelleo , [13] o el detector de semiconductores [13], son tan altos en emisión de radiación que pueden oscurecer la película fotográfica en minutos. [14]
Las preocupaciones por los posibles riesgos para la salud relacionados con la radiactividad residual de las piedras preciosas irradiadas dieron lugar a regulaciones gubernamentales en muchos países. [1] En los Estados Unidos, la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) ha establecido límites estrictos a los niveles permitidos de radiactividad residual antes de que una piedra preciosa irradiada pueda distribuirse en el país. [3] Todas las piedras preciosas irradiadas con haces de neutrones o electrones deben ser probadas por un licenciatario de la NRC antes de su liberación para la venta; sin embargo, cuando se tratan en una instalación de rayos gamma de cobalto-60, las piedras preciosas no se vuelven radiactivas y, por lo tanto, no están bajo la autoridad de la NRC. [3] En la India, la Junta de Tecnología de Radiación e Isótopos (BRIT), la unidad industrial del Departamento de Energía Atómica , lleva a cabo el proceso para los sectores privados. [15] En Tailandia, la Oficina de Átomos para la Paz (OAP) hizo lo mismo, irradiando 413 kilogramos (911 libras) de piedras preciosas entre 1993 y 2003, [16] hasta que se estableció el Instituto de Tecnología Nuclear de Tailandia en 2006 y albergó el Centro de Irradiación de Gemas para proporcionar el servicio. [17] [18]
La piedra preciosa irradiada con mayor frecuencia es el topacio , que generalmente se vuelve azul después del proceso. [3] El topacio intensamente azul no existe en la naturaleza y es el resultado de la irradiación artificial. [25] Según la Asociación Estadounidense de Comercio de Gemas, aproximadamente 30 millones de quilates (6000 kg o 13 000 lb) de topacio se irradian cada año en todo el mundo, el 40 por ciento de los cuales se hicieron en los Estados Unidos en 1988. [26] Las variedades de topacio de color azul oscuro, incluido el American Super Blue y el London Blue, son el resultado del bombardeo de neutrones, [24] mientras que los de color azul cielo más claro a menudo son los del bombardeo de electrones. [24] El Swiss Blue, sutilmente más claro que la variedad estadounidense, es el resultado de una combinación de los dos métodos. [24]
Los diamantes se irradian principalmente para volverse de color verde azulado o verde, aunque también son posibles otros colores. [27] Cuando los diamantes de color amarillo claro a medio se tratan con rayos gamma pueden volverse verdes; con un haz de electrones de alta energía, azules. [21] La diferencia en los resultados puede deberse al calentamiento local de las piedras, que ocurre cuando se utiliza el último método. [21]
Los berilos incoloros , también llamados goshenita, se vuelven de color amarillo puro cuando se irradian, y se denominan berilo dorado o heliodoro. [1] Los cristales de cuarzo se vuelven "ahumados" o de color gris claro tras la irradiación si contienen una impureza de aluminio , o amatista si contienen pequeñas cantidades de hierro; cualquiera de los resultados también se puede obtener a partir de la radiación natural. [28]
Las perlas se irradian para producir colores azul grisáceo o gris a negro. [22] Los métodos para utilizar una instalación de rayos gamma de cobalto-60 para oscurecer las perlas blancas de Akoya se patentaron a principios de la década de 1960. [29] Pero el tratamiento con rayos gamma no altera el color del nácar de la perla , por lo tanto, no es efectivo si la perla tiene un nácar grueso o no transparente. [29] La mayoría de las perlas negras disponibles en los mercados antes de fines de la década de 1970 habían sido irradiadas o teñidas. [29]
Las piedras preciosas que han sido sometidas a irradiación artificial generalmente no muestran evidencia visible del proceso, [30] aunque algunos diamantes irradiados con un haz de electrones pueden mostrar concentraciones de color alrededor de la culet o a lo largo de la línea de la quilla. [30]
En algunos casos, los nuevos colores inducidos por la irradiación artificial pueden desvanecerse rápidamente cuando se exponen a la luz o al calor suave, por lo que algunos laboratorios los someten a una "prueba de desvanecimiento" para determinar la estabilidad del color. [31] A veces, los berilos incoloros o rosados se vuelven de un azul intenso al ser irradiados, lo que se denomina berilo de tipo Maxixe. Sin embargo, el color se desvanece fácilmente cuando se expone al calor o la luz, por lo que no tiene una aplicación práctica en joyería. [1]
a. ^ En términos generales, se necesita una energía de al menos 10 MeV para inducir radiactividad en un material. [32]
b. ^ A partir de 1987 , la mayoría de los países desarrollados consideraban que 2 nanocurios por gramo (74 Bq/g) eran seguros para su liberación al público, mientras que los límites de liberación federales de los EE. UU. para la mayoría de los nucleidos eran de 1 nanocurio por gramo (37 Bq/g) o menos, y el del Reino Unido era de 2,7 nanocurios por gramo (100 Bq/g). [33] A partir de 2022 , el límite de liberación de la Unión Europea es de 2,7 nanocurios por gramo (100 Bq/g). [9][actualizar][actualizar]
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