Estroncio-90 (90
Sr.
) es un isótopo radiactivo del estroncio producido por fisión nuclear , con una vida media de 28,8 años. Sufre desintegración β − en itrio-90 , con una energía de desintegración de 0,546 MeV. [2] El estroncio-90 tiene aplicaciones en la medicina y la industria y es un isótopo preocupante en la lluvia radiactiva de las armas nucleares , las pruebas de armas nucleares y los accidentes nucleares . [3]
El estroncio natural no es radiactivo ni tóxico en niveles que normalmente se encuentran en el medio ambiente, pero el 90 Sr supone un peligro de radiación. [4] El 90 Sr sufre una desintegración β con una vida media de 28,79 años y una energía de desintegración de 0,546 MeV distribuida a un electrón , un antineutrino y el isótopo de itrio 90 Y , que a su vez sufre una desintegración β con una semidesintegración. vida de 64 horas y una energía de desintegración de 2,28 MeV distribuida a un electrón, un antineutrino y 90 Zr (circonio), que es estable. [5] Tenga en cuenta que 90 Sr/Y es casi una fuente de partículas beta pura ; la emisión de fotones gamma procedente de la desintegración del 90 Y es tan poco frecuente que normalmente puede ignorarse.
El 90 Sr tiene una actividad específica de 5,21 TBq /g. [6]
El 90 Sr es un producto de la fisión nuclear . Está presente en cantidades significativas en el combustible nuclear gastado , en los desechos radiactivos de los reactores nucleares y en la lluvia radiactiva de los ensayos nucleares . Para la fisión de neutrones térmicos como en las centrales nucleares actuales, el rendimiento del producto de fisión del uranio-235 es del 5,7%, del uranio-233 del 6,6%, pero del plutonio-239 sólo del 2,0%. [7]
El estroncio-90 está clasificado como residuo de alta actividad. Su vida media de 29 años significa que pueden pasar cientos de años hasta que se descomponga a niveles insignificantes. La exposición a agua y alimentos contaminados puede aumentar el riesgo de leucemia y cáncer de huesos . [8] Según se informa, miles de cápsulas de estroncio radiactivo que contienen millones de curies se almacenan en las instalaciones de almacenamiento y encapsulación de residuos de Hanford Site. [9]
Las algas han mostrado selectividad por el estroncio en estudios, donde la mayoría de las plantas utilizadas en biorremediación no han mostrado selectividad entre calcio y estroncio, saturándose a menudo con calcio, que es mayor en cantidad y también está presente en los residuos nucleares. [8]
Los investigadores han analizado la bioacumulación de estroncio por el alga Scenedesmus spinosus en aguas residuales simuladas. El estudio afirma una capacidad de biosorción altamente selectiva del estroncio de S. spinosus , lo que sugiere que puede ser apropiado para el uso de aguas residuales nucleares. [10]
Un estudio del alga de estanque Closterium moniliferum utilizando estroncio estable encontró que variar la proporción de bario a estroncio en el agua mejoraba la selectividad del estroncio. [8]
El estroncio-90 es un " buscador de huesos " que exhibe un comportamiento bioquímico similar al del calcio , el siguiente elemento más ligero del grupo 2 . [4] [11] Después de ingresar al organismo, generalmente por ingestión con agua o alimentos contaminados, aproximadamente entre el 70% y el 80% de la dosis se excreta. [3] Prácticamente todo el estroncio-90 restante se deposita en los huesos y la médula ósea , y el 1% restante queda en la sangre y los tejidos blandos. [3] Su presencia en los huesos puede provocar cáncer de huesos , cáncer de tejidos cercanos y leucemia . [12] La exposición al 90 Sr se puede evaluar mediante un bioensayo , más comúnmente mediante análisis de orina . [4]
Se ha informado de diversas formas que la vida media biológica del estroncio-90 en humanos es de 14 a 600 días, [13] [14] 1000 días, [15] 18 años, [16] 30 años [17] y, en un nivel superior límite, 49 años. [18] Las amplias cifras de vida media biológica publicadas se explican por el complejo metabolismo del estroncio dentro del cuerpo. Sin embargo, al promediar todas las vías de excreción, se estima que la vida media biológica general es de unos 18 años. [19]
La tasa de eliminación del estroncio-90 se ve fuertemente afectada por la edad y el sexo, debido a diferencias en el metabolismo óseo . [20]
Junto con los isótopos de cesio 134 Cs y 137 Cs , y el isótopo de yodo 131 I , estuvo entre los isótopos más importantes en cuanto a impactos en la salud después del desastre de Chernobyl . Como el estroncio tiene una afinidad similar a la del calcio con el receptor sensible al calcio de las células paratiroideas , el mayor riesgo de que los liquidadores de la central eléctrica de Chernóbil sufran hiperparatiroidismo primario podría explicarse por la unión del estroncio-90. [21]
La desintegración radiactiva del estroncio-90 genera una cantidad significativa de calor, 0,95 W/g en forma de estroncio metálico puro o aproximadamente 0,460 W/g como titanato de estroncio [22] y es más barata que la alternativa 238 Pu . Se utiliza como fuente de calor en muchos generadores termoeléctricos de radioisótopos rusos y soviéticos , generalmente en forma de titanato de estroncio. [23] También se utilizó en la serie estadounidense de RTG "Sentinel". [24] La nueva empresa Zeno Power está desarrollando RTG que utilizan estroncio-90 del DOD y su objetivo es enviar el producto para 2026. [25]
El 90 Sr se utiliza en la industria como fuente radiactiva para medidores de espesor. [3]
90 Sr encuentra un amplio uso en medicina como fuente radiactiva para la radioterapia superficial de algunos cánceres. Se pueden utilizar cantidades controladas de 90 Sr y 89 Sr en el tratamiento del cáncer de huesos y para tratar la reestenosis coronaria mediante braquiterapia vascular . También se utiliza como trazador radiactivo en medicina y agricultura. [3]
90 Sr se utiliza como método de inspección de palas en algunos helicópteros con largueros de palas huecas para indicar si se ha formado una grieta. [26]
En abril de 1943, Enrico Fermi sugirió a Robert Oppenheimer la posibilidad de utilizar los subproductos radiactivos del enriquecimiento para contaminar el suministro de alimentos alemán. El trasfondo era el temor de que el proyecto alemán de la bomba atómica ya estuviera en una fase avanzada, y Fermi también se mostró escéptico en ese momento de que se pudiera desarrollar una bomba atómica con la suficiente rapidez. Oppenheimer discutió la propuesta con Edward Teller , quien sugirió el uso de estroncio-90. James Bryant Conant y Leslie R. Groves también fueron informados, pero Oppenheimer quería continuar con el plan sólo si se podía contaminar con el arma suficiente comida para matar a medio millón de personas. [27]
No es tan probable que se libere estroncio-90 como cesio-137 como parte de un accidente de reactor nuclear porque es mucho menos volátil, pero es probablemente el componente más peligroso de la lluvia radioactiva de un arma nuclear. [28]
Un estudio de cientos de miles de dientes temporales , recopilados por la Dra. Louise Reiss y sus colegas como parte de la Baby Tooth Survey , encontró un gran aumento en los niveles de 90 Sr durante los años cincuenta y principios de los sesenta. Los resultados finales del estudio mostraron que los niños nacidos en St. Louis, Missouri , en 1963 tenían niveles de 90 Sr en sus dientes temporales 50 veces superiores a los encontrados en los niños nacidos en 1950, antes de la llegada de las pruebas atómicas a gran escala. Los revisores del estudio predijeron que las consecuencias provocarían una mayor incidencia de enfermedades en quienes absorbieran estroncio-90 en sus huesos. [29] Sin embargo, no se han realizado estudios de seguimiento de los sujetos, por lo que la afirmación no ha sido probada.
Un artículo con los hallazgos iniciales del estudio se distribuyó al presidente estadounidense John F. Kennedy en 1961 y ayudó a convencerlo de firmar el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares con el Reino Unido y la Unión Soviética , poniendo fin a las pruebas de armas nucleares en la superficie que colocaban al mayores cantidades de lluvia nuclear a la atmósfera. [30]
El desastre de Chernobyl liberó aproximadamente 10 PBq , o alrededor del 5% del inventario central, de estroncio-90 al medio ambiente. [31] El desastre de Kyshtym liberó estroncio-90 y otros materiales radiactivos al medio ambiente. Se estima que liberó 20 MCi (800 PBq) de radiactividad. Desde el accidente hasta 2013, la catástrofe de Fukushima Daiichi liberó entre 0,1 y 1 PBq de estroncio-90 en forma de agua de refrigeración contaminada al Océano Pacífico . [32]