Textos Introbables 5.02. ENTREVISTA SOBRE ENERGIA NUCLEAR (ESCOLA EL PUIG, ESPARREGUERA) (2009)

Quatre alumnes de 3r. d’ESO de l’escola El Puig em van fer una entrevista molt treballada. No sé si els van agradar les respostes, perquè no en varem tornar a parlar…

5.02-2009-entrevista-el-puigBaixa

TECNECI DOMÈSTIC

Tros de tecneci metàl·lic. Font: domini públic Internet

El tecneci és un metall típic, gris, de punt de fusió molt alt, gran densitat… És l’element químic de nombre atòmic 43, ubicat pel mig de la taula periòdica. Durant molt temps no se’l va identificar a la naturalesa, i va ser molts anys l’element que tothom volia trobar i ningú no ho aconseguia. Es coneixien tots els elements des de l’1 fins el 92 -l’urani- però no es sabia res del 43. D’acord amb el convenciment de tots els químics, que li havien guardat lloc a la taula periòdica, havia d’existir i se l’havia de trobar d’una o altra manera, però res.

Mendeleev li va deixar un forat a la taula periòdica i el va denominar eka-manganès. El 1827 Ossan va dir que l’havia identificat i el va denominar polini, però no ho era, sinó l’iridi, un altre metall. Rose el 1847 el mateix, i li va dir pelopi, però va ser un fals descobriment. El mateix li va passar a Kern (1877) que n’hi va dir davi, i a Barrière el 1896, que el va denominar luci, però era iterbi impur. Ogawa, el 1908 va creure veure’l i n’hi va dir niponi, però era reni impur. Gerber el 1917 va creure que l’havia descobert i n’hi va dir neomolibdè; Basanquet, també el 1924 el va denominar moselei o moseleyi, però realment no era l’element que buscava. I Noddak, el 1925 va creure que l’havia vist i el va denominar masuri. Però res. Nou noms i vuit falsos descobriments. Durant els segles XIX i començament del XX van ser freqüents els falsos descobriments, com podeu llegir de l’article “Els falsos elements”, publicat a la revista de la Societat Catalana de Química (9/2010, p. 66-81) [+]. La química ja no en sabia més.

Fragment de la taula periòdica mural de l’edifici històric de la UB, amb el Masuri Ma al centre, abans de que es descobrís. Foto de l’autor.

Lawrence havia inventat el ciclotró a Berkeley el 1932. Un ciclotró és un accelerador de partícules elementals. Una combinació de camps elèctrics i magnètics permet que les partícules carregades elèctricament girin i girin amb acceleració progressiva fins a assolir grans velocitats. Jo he vist el ciclotró original i és tan petit que cap a la superfície d’una tauleta: té un diàmetre de 68 cm. A partir d’aquí van anar creixent i evolucionant cap als sincrociclotrons i sincrotons actuals, com l’Alba de Sant Cugat del Vallès (d’uns 80 m de diàmetre) o l’enorme LHC del CERN a Ginebra, amb un diàmetre d’uns vuit km.

Doncs bé, Lawrence va començar a accelerar partícules al seu aparell, que ens podem imaginar com una centrífuga. Quan les partícules estan prou accelerades, surten disparades per una tangent de l’aparell i van a col•lisionar amb algun material posat a la sortida. La gran energia de la col•lisió és capaç de transmutar el material diana i obtenir altres elements no presents anteriorment allà. Són reaccions nuclears, que canvien la naturalesa de la substància. El 1937 va bombardejar molibdè amb nuclis de deuteri -una variant de l’hidrogen-. El producte resultant el va enviar a Carlo Perrier i Emilio Segré, a Sicília. Després d’analitzar-lo hi van descobrir un element nou encara no conegut, al que van donar primer el nom de panormi, i poc després van modificar-lo per tecneci, que en grec vol dir artificial, nom que s’ha mantingut.

Esquema de reaccions nuclears de transmutació del molibdè a ruteni passant per tecneci

Aquest concepte d’artificial requereix una digressió. Un químic és com un que juga amb les lletres. Agafa AMOR i la transforma en ROMA, o en ROM + A, o en MA + OR, o en MOR + A. Posa i treu lletres, però cada lletra es manté. Això són “reaccions químiques“, que conserven els elements, les lletres, però en canvien la composició, el significat: l’hidrogen reacciona amb l’oxigen per donar aigua, però a l’aigua final hi ha nuclis d’hidrogen i d’oxigen. En canvi, imaginem que agafem la O d’AMOR i l’obrim i la torcem fins a fer-ne una U, i la M l’adrecem i la dobleguem fins a fer-ne una N. Podem fer una URNA a partir d’AMOR, però a costa de deixar de tenir la O i la M, que hem transformat en U i N. Això són “reaccions nuclears“, que transmuten els elements. Un procés físic, el somni dels alquimistes que volien transmutar plom en or, i mai van aconseguir.

Doncs el tecneci va ser el primer element químic artificial, obtingut mitjançant una reacció nuclear a partir d’un element diferent, el molibdè de nombre atòmic 42. El bombardeig de molibdè amb deuterons (una variant de nuclis d’hidrogen) va convertir el nucli de 42 protons en un nucli de 43, el de tecneci. Moltes vegades els elements obtinguts així són radioactius i es transformen en altres elements al cap d’un cert temps, i en el cas del tecneci és així. Per això es va pensar que no hi hauria tecneci a la naturalesa, tot i que després se’n ha trobat en molt petites quantitats.

Hi ha molts tipus de nuclis de tecneci, que tenen masses atòmiques entre 95 i 99. Tots tenen les propietats químiques del tecneci, i tots són radioactius, i es descomponen al llarg del temps donant altres elements. Un dels isòtops és el 99mTc, que és tecneci metastable amb un nucli de 43 protons i 56 neutrons. Se sol obtenir actualment per desintegració beta d’un isòtop radioactiu del molibdè, el 99Mo. Aquest tecneci metastable es desintegra rapidament emetent radiació gamma. En sis hores se n’ha desintegrat la meitat, donant un altre isòtop similar, el 99Tc, també radioactiu, però de vida mitjana molt més llarga, que es desintegra finalment a ruteni 99Ru, estable. Aquests isòtops metastables són força comuns, però es descomponen molt ràpidament, i en això el tecneci n’és una excepció.

El tecneci 99mTc és molt usat com a radiotraçador en medicina nuclear, en forma sistemàtica des de 1962. Se’n prepara una dissolució, que s’injecta a algun punt del cos, i es pot seguir per on passa amb un detector de radiació gamma que es fa circular per la superfície de la pell. On es detecta radiació gamma vol dir que hi ha, per exemple, un vas limfàtic per on circula el 99mTc. És la tècnica de la gammagrafia o escintil•lografia. Això permet comprovar connexions entre ganglis, difusió a l’interior dels ossos i moltes altres coses d’interés en diagnòstic.

Generador de tecneci antic. Font: web de T.Gray. Aparell a l’Oak Ridge Museum.

Com que el 99mTc té una vida mitja tan curta, no és possible un sistema de comercialització i distribució eficaç del producte. Des de l’any 1968 que es prepara l’isòtop de tecneci a partir d’un precursor comercial, el molibdat de sodi Na299MoO4, de vida mitjana més llarga i obtingut en un reactor nuclear especial. Es posa la càrrega de molibdat a un recipient, suportat per una massa d’òxid d’alumini inert. El molibdat va desintegrant-se a pertecnetat NaTcO4 continuament, amb un període de semidesintegració de 6 hores. Es fa passar una dissolució salina pel llit de molibdat, i s’arrossega el pertecnetat.

El que s’injecta actualment és un líquid que conté partícules molt petites del compost amb tecneci, que se sol denominar nanocol•loïde. Hi ha moltes formes de preparació possibles, com per exemple barrejant pertecnetat de sodi Na99mTcO4 i sulfur d’antimoni Sb2S3, que precipita un sulfur complex de tecneci i antimoni 99mTc-Sb2S3, de mides de partícules entre 7 i 15 nm. Els darrers deu anys s’han patentat molts altres procediments, basats en altres compostos químics. Però la base és sempre l’isòtop de tecneci, l’activitat del qual és independent de quin compost químic formi part. L’activitat radioactiva de tots els materials va decaient amb el temps, i per això el sistema requereix un calibrat continu, per ajustar l’activitat del producte i la dosi que s’ha d’aplicar, que depèn de la massa i l’edat del pacient, i de l’òrgan on s’ha d’injectar.

El cos del pacient evoluciona: quan se li injecta compost de 99mTc comença a emetre radiació gamma tot canviant a 99Tc, i al cap de sis hores hi ha la meitat del primer i la mateixa quantitat del segon. Al cap de dotze hores n’hi ha la quarta part i tres quartes parts, respectivament, i va reduint-se a aquest ritme. Es va evacuant també tot plegat pels mecanismes fisiològics i al cap d’uns quants dies la radioactivitat del pacient és indetectable.

Qui havia de dir als investigadors talians que van detectar el tecneci que quaranta anys després els hospitals d’arreu del món l’usarien… L’era nuclear, que va començar tan malament amb les armes de guerra i les bombes d’Hiroshima i Nagasaki el 1945, i posteriorment amb la guerra freda i la cursa d’armaments de missils nuclears, tenia també la vessant pacífica. El president Eisenhower, militar i impulsor de la guerra freda, el 1953 va pronunciar un discurs davant l’ONU amb el títol “Âtoms per a la pau” -sembla que impulsat per Einstein– on preconitzava l’ús pacífic dels coneixements de la física nuclear per a la indústria, l’energia, el transport i la medicina. L’empresa Ford va crear un premi d’un milió de dòlars per a científics i polítics que treballessin en aquests temes. El primer guanyador va ser Niels Bohr, el 1957. I el darrer, el 1969… el mateix Eisenhower. Els avenços aconseguits han estat espectaculars en poc temps. Començant per les centrals nuclears i acabant pel tecneci de diagnòstic.

Fins ara el tecneci era per a mi un metall de tants, com podria ser el praseodimi o l’hafni: existeixen, no se’n parla, serveixen per algunes coses però no t’afecten. Però ara el tecneci és de la família. Sí, a casa hi ha avui una mica de tecneci. D’aquí aquesta entrada al blog.

Segell postal de la campanya “Atoms for Peace” de 1953 i següents.

AIGÜES RADIOACTIVES?

Etiqueta en català d’aigua de Vichy de 1933. Al final es menciona la radioactivitat de l’aigua.
Fes clic per ampliar.

Al segle XIX no es venia aigua a les botigues. La gent bevia aigua de la font, del pou, o de l’aixeta. En alguns llocs sense xarxa d’aigua, ni fonts ni pous passava pels carrers l’aiguador a vendre’n, i encara en determinats llocs amb escassedat el camió d’aigua -la cuba– omple els dipòsits de les cases, a demanda dels veins. Però ara la compra d’aigua embotellada és un hàbit quotidià. Aigua mineral, aigua de manantial o aigua potable preparada, la distinció entre les quals és un tema en el que no entrarem. En format des de vuit litres a 250 mL. I a les oficines i sales d’espera són habituals els garrafons de vint litres a disposició dels treballadors o usuaris.

La publicitat d’una aigua mineral avui dia destaca que és natural, o que és equilibrada, o que és lleugera -poques sals-, o que és baixa en fluor, o que és pura, o que … Però no es destaquen altres propietats que l’aigua també té i que havien aparegut a les etiquetes, com la seva conductivitat elèctrica, o la seva densitat, o la concentració de sals de liti, o la temperatura de sortida, o la radioactivitat. Per què la publicitat destaca unes propietats i no unes altres? Naturalment, per les expectatives que té el consumidor en cada moment, expectatives que la mateixa publicitat i les tendències espontànies de la societat han anat definint, i que van variant amb el temps.

Aigua de Palou – Font del Ràdium. La font ja està estroncada, però segueix donant nom a un polígon industrial. Fes clic per ampliar.

Què espera avui un consumidor d’una ampolla d’aigua? Que no tingui gust, a diferència de l’aigua de l’aixeta que té gust de clor. O que no tingui sals, per poder preparar biberons, i per evitar que ens pugi la pressió bevent aigua. O que sigui equilibrada, que és un concepte buit de tota significació, perquè enlloc està dit quina concentració de cadascuna de les sals ha de tenir una aigua: més bicarbonats que sulfats, o més magnesi que calci? O que sigui natural, quan per definició totes ho són. O que sigui pura, concepte que tampoc està definit enlloc (potser vol dir que no sigui contaminada, però això no seria una virtut de l’aigua, sinó un requisit, només faltaria). O que ens hidrati per dins. Tot això exclou del concepte quotidià d’aquestes aigües -no del concepte legal- productes tan famosos com l’aigua de Carabaña, o les aigües de les fonts pudents, conegudes com aigües sulfuroses (en realitat, sulfhídriques), totes elles aigues minerals naturals però de gustos de difícil acceptació quotidiana, i consumides només com a productes medicamentosos.

Aigua Imperial. On es destaca la seva radioactivitat.

Però abans, de les aigües minerals s’esperava que curéssin. De fet, la comercialització de les aigües en ampolles va ser la democratització de les virtuts de les aigües de balneari, i la seva extensió. Anar a un balneari és el millor: hi ha les aigües salutíferes, descanses, et cures dels teus mals reals o imaginats, vius en societat… L’aristocràcia, la noblesa, les reialeses i les altes burgesies van fer dels balnearis del segle XIX un dels llocs de trobada: Baden Baden, Karlovy Vary (Carlsbad), Marienbad, Bagnères de Luchon al màxim nivell; Caldes de Malavella, Caldes de Montbui, Vallfogona de Riucorb, Caldes de Boï, Arties, Tredós i molts altres a escala local. La hidroteràpia pretenia ser una disciplina amb bases científiques, i cada aigua de cada font s’anunciava amb les anàlisis detallades de cations i anions, i al costat la llarga llista de malalties per a les que l’aigua era adequada. Beguda, respirant-ne els vapors, en banys d’aigua, banys de fang, irrigacions, dutxes. I la gent que no podia anar al balneari perquè no tenia diners, al menys es podia comprar a les farmàcies alguna ampolla de l’aigua sanadora, en la que es destacava la composició química: “aigua clorurada bicarbonatada sulfatada litínica sòdica magnèsica” es llegia a les etiquetes, i s’acompanyava de l’anàlisi química detallada.

Aigua Vichy Catalán, 1944. Indica la radioactivitat, i la composició en forma de sals completes, no d’ions. Fes clic per ampliar.

Després que Marie Curie caracteritzés la nova i misteriosa propietat física que va denominar-ne radioactivitat, se’n va observar la seva capacitat de cauteritzar ferides gràcies al gas que els minerals radioactius desprenen, que es va denominar emanació del radi, i més tard radó. Aquest gas s’envasava en petits recipients que es fregaven per les ferides obertes dels soldats combatents de la Primera Guerra Mundial. Els raigs gamma -invisibles- que desprenia el gas, i que travessaven les parets del recipient de vidre provocava la cicatrització de les ferides, a més d’altres efectes indesitjables no visibles inmediatament i que en aquells moments no es coneixien. L’ús de substàncies radioactives o de les mateixes radiacions va ser la primera versió de la radioteràpia, que ara en condicions infinitament més controlades segueix essent un procediment de tractament de certs càncers.

La fama que va agafar Madame Curie pels seus descobriments va portar la radioactivitat a una gran popularitat. Tothom volia beneficiar-se d’unes substàncies que curaven de forma misteriosa. I van aparèixer tota mena de cosmètics radioactius, d’aliments radioactius, de tractaments amb fangs radioactius o respirant vapors radioactius… Els balnearis no en van ser una excepció, i tampoc les aigües minerals.

Anàlisi d’Aigua Malavella, amb menció de la radioactivitat com a gas radó, al final. Fes clic per ampliar.

Les aigües minerals solen procedir de zones volcàniques en que les aigües de la pluja es filtren, dissolen parcialment alguns minerals i afloren. En aquestes zones hi ha també minerals radioactius, i el gas que han anat desprenent pels processos nuclears naturals. Aquest gas es pot dissoldre en l’aigua, o barrejar-se amb el gas carbònic que les aigües porten associat a vegades, i tot plegat li dóna a l’aigua unes certes propietats radioactives. Aquesta era una nova dada a afegir a la publicitat del balneari, o a les etiquetes de les ampolles. A les figures adjuntes es poden veure diversos fragments d’etiquetes d’aigües de Vichy Catalán i Malavella de diferents èpoques.

L’anunci de l’Aigua de Palou-Font del Ràdium és de 1923. Indica que “és la més rica en Radi 490 volts (litre hora)“. Aquest valor es dóna en aquestes unitats perquè la mesura es feia amb electroscopis. Com que les radiacions radioactives són ionitzants, es posava una quantitat d’aigua prop d’un electroscopi carregat elèctricament. Aquest aparell és una ampolla ben tancada on a dins hi ha dues làmines fines d’or penjant, separades perquè tenen càrregues elèctriques del mateix signe. La radiació ionitzava al llarg del temps una certa quantitat de l’aire contigut en l’aparell. Els ions carregats interaccionaven amb les làmines, que es descarregaven i es juntaven de forma proporcional a la càrrega total, i per tant, a la radioactivitat. La mesura es donava en unitats de volts/(), és a dir, el potencial elèctric descarregat per un litre d’aigua al llarg d’una hora. Ës un valor de difícil comparació entre aparells, i per això hi ha aigües que donaven valors exorbitants de radioactivitat, i per això eren millors, als ulls dels seus defensors. Mesures més recents, com la de l’aigua Malavella de 1944, determinen la quantitat de gas radó de l’aigua, valor molt més comparable, com es veu d’una de les etiquetes de Malavella. La mesura la va fer el Dr. Pòlit, catedràtic de la Facultat de Química de la UB. (Veure nota al peu de l’article)

En quin moment desapareix de les etiquetes la menció a la radioactivitat de l’aigua? Als anys cinquanta encara ho deia, en dono fe. La conversió de la radioactivitat de propietat desitjable a rebutjable va començar amb les bombes nuclears de Hiroshima i Nagasaki, i ha reviscolat avui dia amb els accidents de les centrals nuclears de Txernòbil i Fukushima. Avui el terme radioactivitat, juntament amb transgènic, artificial, químic i unes quantes paraules més, són demonitzades i estan proscrites de la publicitat.

Aigua Malavella, etiqueta de 1981. Sense menció a la radioactivitat, i sense mencions sanitàries.

Perquè el que és evident és que la radioactivitat de l’aigua de Vichy, o de l’aigua de Malavella, o de qualsevol altra aigua, ara i abans és aproximadament la mateixa. Ni abans curava perquè diguéssin que era radioactiva, ni mataria si ara ho posessin. De fet, si una cosa ha canviat a les etiquetes i la publicitat de les aigües minerals és que ara totes les afirmacions referides a les seves virtuts terapèutiques s’han reduit moltíssim, cosa que està bé. Aquest procés de banalització i de pèrdua de “virtuts” no passa només amb les aigües: el Red Bull o el Gatorade han passat a ser unes begudes refrescants més, com la Coca-Cola. Tot sigui per vendre. Potser aviat faran el Red Bull light, sense taurina ni cafeïna. I també estaria bé.

Aigua de Vichy, 1933. Característiques sanitàries proclamades.

Agraeixo a Vichy Catalán i a Francesc Farràs, ànima de les Botigues-Museu de Salàs de Pallars [+] la seva col·laboració en la cerca d’informació.

Nota 19-2-14. La versió original de l’article contenia un error en el funcionament de l’electroscopi, ja corregit, i que no afecta en res l’argument global del text. Agraeixo a l’amable lector que se’n ha adonat el seu comentari.

Nota 7-3-14. Complement: les aigües embotellades tenen més poloni-210 que les aigües de l’aixeta [+]

NUCLEAR 5. EL PERIODISTA DE FUKUSHIMA AMB LEUCÈMIA

Cap al 25 de novembre de 2011, diversos diaris anunciaven que un presentador de la televisió japonesa pateix leucèmia després de menjar verdures de Fukushima.
A la llista de l’Associació Catalana de Comunicació Científica (ACCC) algú va penjar la notícia, tot preguntant-se “si és possible que el presentador hagi desenvolupat leucèmia justament per menjar aquelles verdures i si aquesta malaltia es pot desenvolupar en tan poc temps (…) Els que en saben de radiactivitat i salut, què opinen?“. Alguns de la llista van respondre, i es van formar les dues postures típiques d’aquesta mena de notícies: els de la postura més radicalment científica, amb arguments com:

“És molt estrany que una persona hagi desenvolupat una leucèmia en tan pocs mesos per haver menjar verdures”… “Caldria esperar diversos anys per saber si hi ha hagut un augment significatiu de casos de càncer a la zona de la prefectura de Fukushima”

I la postura contrària:

“L’activitat criminal de la contaminació radioactiva s’aprofita de les dificultats de la seva traçabilitat (…) Varen ser les autoritats les que van amagar, és a dir cometre activitats criminals contra la salut, la pau i la seguretat de les persones. En tot cas, jo no em conformo a esperar uns quants anys més per saber si el nombre de càncer augmentarà. Aquesta comptabilitat no és del meu gust”

Opinió rebatuda amb :

“Per desgràcia o per fortuna, la ciència nohi entén en qüestió de gustos personals. Els que ens dediquem a la investigació sabem quehem de conformar-nos amb el ritme que imposen les lleis de la natura, perquè no en va el que volem és descriure i entendre com es comporta. La noticia citada em sembla molt poc seriosa i força manipuladora, perquè insinua un fet que
no pot tenir base científica, lamentablement”

Se li demana l’opinió a un metge expert en leucèmia, de la Fundació Carreras. La resposta és:

“Es ben conegut que les radiacions ionitzants, en qualsevol de les seves formes són causants de leucèmies de diversos tipus. El que em sembla més estrany de aquesta notícia, és el curt espai de temps entre l’exposició i la leucèmia, en especial perquè segons sembla l’exposició ha estat minima a través dels aliments. Amb tot, hem de recordar que sense haver rebut radiacions un percentatge no despreciable de pacients desenvolupen leucèmia al llarg de la seva vida. Es trata en aquest cas d’una casualitat? Dificil de saber-lo”

Opinió rebatuda novament:

“És molt poc científic exagerar, però no és millor la resignació. Els que no es resignen són els pesats que parlen del principi de precaució, un principi ètic i raonable, davant nous riscs i clar, davant de vells riscos que erre que erre es repeteixen (radioactivitat rere radioctivitat)”

Central de Fukushima I el 2010 Font: Google Earth

Un periodista espanyol a Tokio donava alguna informació addicional: la notícia sobre el periodista japonès, que es va publicar l’11 de juliol, es limitava a parlar de la leucèmia del periodista, sense indicar-ne cap relació amb el consum de verdures. El periodista havia pres verdures a un programa de televisió que comandava, en una campanya per demostrar-ne la inocuitat. La relació de la leucèmia amb les verdures no es va fer sortir a les notícies fins el 25 de novembre de 2011. L’accident de Fukushima va tenir lloc l’11 de març de 2011. Per tant hauria menjat les verdures cap a meitat d’abril, i al cap de tres mesos tenia la leucèmia. La temptació de relacionar causa (verdures) a efecte (leucèmia) és això, temptadora, però indemostrable.

I aquí ve el dilema.

Aquest tema de la radioactivitat, com el dels telèfons mòbils, la ingesta de peixos amb mercuri, els camps electromagnètics de les connexions elèctriques d’alt voltatge, i altres de similars, posa de manera explícita algunes de les característiques del món tecnològic en el que vivim. Per una banda el fet que la demostració, en termes clàssics, d’una relació de causa a efecte entre elfenomen i els danys que pretesament provoca, especialment en dosis baixes, requereix moltes dades, difícils de recollir, i molt costoses de depurar, i la recerca s’ha d’estendre al llarg de molt de temps. En aquest cas, hi ha qui pensa que a manca d’una demostració clara d’un efecte nociu, no hi ha per què abstenir-se d’usar el mòbil, de menjar peix o de patir per una radiació difusa. A més, al final, no serà mai una relació de causa a efecte directa sinó probabilística.

I, per altra banda, es planteja el principi de precaució, que afirma que, en absència de demostració d’inocuitat, millor abstenir-se. És una posició simètrica a l’anterior. En el límit, si es prohibeixen les antenes de telèfons mòbils per evitar les possibles conseqüències, no hi haurà mai dades rels sobre els seus efectes. Les dades de morbilitat i de mortalitat dels contaminants atmosfèrics i de l’aigua, a part dels experiments amb animals, provenen gairebé tots d’episodis d’accidents, però hi ha tecnologies de les que no hi ha “accidents”, com és el cas de les radiacions electromagnètiques. No és el cas, malauradament, de la contaminació radiactiva, de la que sí que hi ha alguns episodis, a més de les dues bombes nuclears de la Segona Guerra Mundial.

Tota una altra qüestió, que es barreja amb els anteriors arguments, és la de si s’han de permetre tecnologies que, en un eventual accident, tinguin una afectació molt elevada de persones, o per al medi. Per més segures que siguin, la sensibilitat actual de les poblacions no solen acceptar els beneficis de la tecnologia si es posa a l’altra costat el resultat d’un hipotètic accident. Aquesta postura no sol ser la majoritària de les poblacions afectades, que perceben lels avantatges materials d’acollir una instal•lació no desitjada, sinó per part de la resta de població, que veu llunyans els beneficis i tem els riscos associats, normalment de manera no racionalitzada.

No hi ha acord possible entre la postura comprensiva amb les tecnologies i la que considera inacceptables els riscos derivats. La sensibilitat individual enfront de la mateixa amenaça, enfront de les mateixes dades, és molt diferent d’una persona a una altra, i les decisions en aquest camp es solen prendre no a partir d’un raciocini sinó per impuls.

Com a exemple, una discussió entre fumadors i no fumadors mostra, en una altra dimensió, la divergència d’arguments, que recorda les discussions en les tertúlies polítiques: els militants d’una o altra postura ja tenen partit pres independentment de quins siguin els nous arguments i dades que apareguin al llarg del temps. De fet, al menys dos dels que van intervenir en el diàleg de la llista de distribució tenen la tipologia escrita de militants. No hi ha un diàleg real amb voluntat d’avaluar els arguments de l’altre i eventualment canviar d’opinió..

I, al marge de tot això, en el cas de les verdures radiactives, si és cert el que diu el periodista de Tokio, hi ha hagut una considerable manipulació informativa molt esbiaixada, i inadmisible.

COPENHAGUEN

Amb el nom de la capital danesa el Teatre Nacional de Catalunya presenta, fins el 5 de juny, una obra de Michael Frayn.

L’argument és una discussió ucrònica que mantenen Werner Heisenberg, alemany, Niels Bohr, danès, i l’esposa d’aquest, Margrethe, tots tres morts, sobre la conversa que varen tenir els dos físics a casa de Bohr, el 1941, en plena guerra mundial, al Copenhaguen ocupat pels nazis. Aquesta conversa és famosa, perquè sembla que Heisenberg, antic alumne de Bohr, li va preguntar “Una persona com jo té, com a físic, el dret moral de treballar en l’explotació pràctica de l’energia atòmica?“. Tota l’obra gira al voltant d’aquesta pregunta. Heisenberg formava part d’un grup de científics que tenien la missió, explícita o no, d’estudiar els fenòmens de fisió i aplicar-ne els resultats, i entre ells desenvolupar la bomba atòmica per al règim nazi.

Frayn (1933) va escriure l’obra el 1998. No té estudis de ciències sinó que és graduat en Filosofia Moral per Cambridge (1957). És novel·lista, dramaturg, periodista i traductor de novel·les del rus, de Txèkhov entre altres.

L’obra és llarga (1h20min el prmer acte i 55 min el segon), i és interpretada de forma molt eficaç per Pere Arquillué (Heisenberg), Lluís Marco (Bohr) i Rosa Renom (Margrethe). És una llarga conversa sense acció més enllà del parlar. Quina memòria, Déu meu…

El tema bàsic de l’obra és, doncs, el pretès col·laboracionisme de Heisenberg i la crítica de Bohr a aquest fet, encara que al llarg de la conversa es van matisant les posicions i s’hi van donant voltes, amb un final ambigu que, al meu entendre, salva força la posició de Heisenberg, que havia estat molt criticada entre els científics. Una de les línies de defensa de Heisenberg és precisament el fet que altres científics –Fermi, Teller, Oppenheimer, el mateix Einstein– van anar desenvolupant o donant suport a la bomba atòmica als Estats Units, en secret, i per a aquests el judici moral va ser molt més matisat, quan Heisenberg era condemnat, naturalment basant-se en la diferent qualitat democràtica dels dos règims en guerra. En tot cas, l’espectador decidirà per ell mateix. La recent mort – assassinat, execució, mort preventiva, venjança- de Bin Laden és un exemple amb algun paral•lelisme amb aquesta disputa.

Un comentari des de la perspectiva de la divulgació. En diferents moments de l’obra els físics engeguen parrafades sobre el principi d’incertesa i el principi de complementarietat, sobre fissions nuclears, massa crítica, neutrons ràpids i lents, barres de cadmi, … Són frases que sembla que tinguin la missió de fer més comprensible el que està passant a l’escenari, però no crec que ho aconsegueixin.

El públic -era ple- es podia classificar en dues famílies: la dels coneixedors de la ciència, i la dels seguidors de les obres del TNC i dels actors famosos. Pels comentaris que vaig espiar a la sortida, per a aquest segon grup de públic no havia quedat clar el que passava. Que hi havia un conflicte era evident, però el detall del conflicte no el van entendre.

i aquí ve la pregunta. Cal comprendre la física involucrada en el conflicte per comprendre el drama moral dels protagonistes? Tal com és escrit el text, de nivell mig-alt, sí que està molt lligat l’argument tècnic a l’argument moral. I, per tant, tal com està escrit, cal entendre mínimament la física per entendre el drama.

Podria haver-se escrit d’una altra manera, de forma que el dilema moral hi fos amb tot el rigor, però sense els tecnicismes? És a dir, repeteixo, cal saber ciència per comprendre el conflicte?

Canviem a un altre escenari relacionat. El món en el que vivim té mil dilemes sobre els quals s’ha de prendre posició, dilemes basats en temes tècnics. El canvi climàtic, la crisi de l’energia, les tècniques de reproducció, les cèl·lules mare, la influència de les tecnologies de la comunicació, els transgènics, les centrals nuclears, el respecte als animals,…

Els polítics ens demanen el seu vot i el seu suport per desenvolupar polítiques en aquests camps, polítiques contradictòries entre els partits. Tots diem que tot ciutadà ha de tenir una certa cultura científica per poder opinar. És suficient a ciència de l’ESO per poder prendre decisions fonamentades? O bé, alternativament, no cal saber les bases de la ciència, perquè les decisions ètiques sobre temes científics es poden prendre en absència del coneixement tècnic? Es pot comprendre “l’argument” de la societat actual si no en comprenem les bases tècniques en les que es suporta?

Tornem a la doble cultura, objecte d’un post anterior : “Adéu a la Universitat“.

NUCLEAR 3. RADIOACTIVITAT: MESURA I EFECTES

Una nova pregunta de l’IES:

6. Com es mesura la radioactivitat i quins efectes té?

Hi ha magnituds fàcils de mesurar, perquè són inmediates o perquè hi estem molt acostumats: l’alçària, la temperatura, la velocitat… però hi ha altres magnituds que, perquè no les tenim tant per la mà, o perquè són molt abstractes i poc “tocables”, ens costa molt més. Les mesures relacionades amb la radioactivitat són d’aquest segon grup.

La radioactivitat és un desprendiment d’energia en una forma específica, i per tant les unitats d’energia serien adequades per mesurar quantitats de radioactivitat alliberades. Es pot mesurar en joules o en calories. I això valdria també per mesurar quantitats de llum, quantitats de calor, quantitats de treball: totes les formes d’energia són, en certa mesura, equivalents, i es mesuren en les mateixes unitats.
Però cada forma d’energia té peculiaritats, que fan que es generin formes de mesurar-la més properes a la necessitat que tenim de conèixer-la millor i mesurar-ne els efectes. Per això s’han inventat unitats noves.

La radioactivitat s’origina per la desintegració de nuclis radioactius, de forma espontània o provocada. En el Sistema Internacional d’unitats, vigent a Espanya i a la major part de paísos, es defineix el becquerel (Bq) com la unitat d’activitat radioactiva, equivalent a 1 desintegració per segon. Aquest valor és molt baix en molts casos. Abans s’havia definit la unitat d’activitat denominada curie (Ci). 1 curie equival a 37000 milions de becquerels.

Aquesta unitat no dóna idea de la quantitat total d’energia absorbida per un cos (la dosi absorbida), que és el valor important als efectes pràctics. Per això s’ha definit, en el SI, el gray (Gy), que és la dosi absorbida de radiació ionitzant equivalent a 1 joule per kg de substància. Abans es feia servir una altra unitat, denominada rad. 1 Gy = 100 rad.
Una dosi de 20 Gy de radiació ionitzant rebuda de cop és mortal. Si una persona de 70 kg la rebés, hauria rebut 1400 joules, que equivalen a 336 calories. Aquest valor és molt petit: equival a l’energia química que ingeririem en menjar 84 mg de sucre, o 37 mg d’oli. És la forma de rebre-la, en forma de radiació ionitzant, el que provoca la mort.

Però tampoc aquesta unitat és suficient per donar-nos idea de quins efectes té aquesta radiació sobre els éssers vivents, perquè no és el mateix una dosi de radiació rebuda en forma de fotons (raigs gamma o X) que la mateixa dosi rebuda en forma de partícules més pesades (neutrons, protons, radiació alfa), que fan efectes més nocius. Per això s’ha hagut d’inventar una altra unitat, denominada sievert (Sv), que es defineix com la dosi equivalent de radiació ionitzant. 1 Sv és igual a 1 Gy si la radiació s’absorbeix en forma de fotons (radiació electromagnètica) o electrons, però 1 Sv equival a 2 Gy si s’absorbeixen protons, de 5 a 10 Gy si s’absorbeixen neutrons, i 20 Gy si són partícules alfa. Abans es feia servir una altra unitat, denominada rem. 1 Sv són 100 rem.

Per altra banda, no és el mateix que la dosi sigui rebuda de forma difusa per tot el cos que rebuda en un òrgan concret. I la forma de rebre la radiació també és important. La barrera que fa la pell, en rebre radiació còsmica, per exemple, frena més que si la mateixa dosi s’ingereix amb els aliments o si es respira. Hi ha moltes taules basades en dades experimentals (fruit d’incidents o accidents de centrals nuclears o radiació rebuda de bombes nuclears en proves) que indiquen quins efectes té una dosi de radiació equivalent rebuda en 1 hora, 1 dia o 1 any.

Per exemple, dosis en un dia menors de 0,2 Sv no es considera que produeixin efectes mesurables. Solen ser els límits autoritzats per a treballadors d’instal•lacions amb radiacions ionitzants (operadors de raigs X, de centrals, de submarins amb propulsió nuclear, etc). Dosis entre 0,2 i 1 Sv redueixen la producció de glòbuls vermells de forma transitòria, i generen maldecaps. Dosis entre 1 i 2 Sv generen vòmits, cansament, mortalitat d’un 10% en el proper mes.

Aquests símptomes van agreujant-se amb pèrdua del cabell, hemorràgies, infertilitat, mutacions genètiques, fins als valors superiors a 10 Sv, que provoquen la mort gairebé segura en una setmana, encara que hi hagi tractament mèdic.

Si la radiació es rep de forma paulatina al llarg del temps els efectes són menors com menys radiació es rebi. Hi ha moltes formes de rebre radiacions ionitzants: raigs X o TAC’s, raigs còsmics rebuts en vols a gran altura, respirar el gas radó que desprenen molts edificis de forma quotidiana, viure en determinades regions del planeta en què hi ha radioactivitat natural més intensa que en altres llocs, o ingerir determinades verdures.

Amb certa frivolitat s’ha definit una altra unitat de dosi radioactiva: la dosi equivalent en plàtans (BED o Banana Equivalent Dose). Efectivament, els plàtans contenen de forma natural una certa quantitat de potassi (uns 600 mg per un plàtan de 150 g), una petita part del qual (0,070 mg) és potassi-40, radioactiu. Equival a 18,5 Bq. És poca cosa, però mesurable. També són moderadament radioactives les mongetes, les ous, les pipes, els alvocats i sobre tot les nous del Brasil. Aquesta unitat en plàtans es fa servir a vegades per comparar la ingesta d’aliments lleument contaminats.

Per exemple, en la llet d’una granja al costat de Fukushima (que no s’ha comercialitzat) s’ha trobat que la llet contenia 1510 Bq/kg. Beure’s un got d’aquesta llet (200 mg) seria, des del punt de vista de la radioactivitat ingerida, equivalent a menjar-se 16 plàtans normals. La llei japonesa autoritza que la llet tingui valors d’activitat de 300 Bq. Als espinacs se’ls autoritza fins a 2000 Bq/kg, i se’n han detectat a Fukushima algunes mostres que arribaven a 15000. Aquests valors no són en sentit estricte perillosos, perquè els valors legals són molt per sota dels valors que se sap que produeixen efectes mesurables. Per ara (21-3-11) són simples indicatius de les fuites radioactives que hi ha hagut a la central.

Nota lingüística: Gray, Sievert, Curie i Becquerel han estat científics vinculats a l’estudi de la radioactivitat. De fet, Madame Curie va inventar el concepte de radioactivitat, i probablement va morir pels seus efectes…

N:B 13-9-2012 S’han corregit algunes errades del text primitiu. Més detalls a aquest post.

NUCLEAR 2. PODEM MENJAR ALIMENTS PROVINENTS DEL JAPÓ?

Vaig anar a fer una xerrada a un institut de Barcelona, i en lloc de parlar del tema que haviem quedat vam improvisar un col•loqui sobre les centrals nuclears del Japó. Algunes de les preguntes eren significatives. Les aniré comentant aquí. Segueixo la numeració que havia començat a NUCLEAR 1.

5. Si importem aliments del Japó, poden ser radioactius?

Sota la denominació de radioactivitat s’hi amaguen diferents realitats:
a) radiació electromagnètica de freqüència molt alta capaç de produir mutacions i càncers: la radiació gamma. Un ésser viu pot sofrir importants danys si es sotmet a aqusta radiació (i tambe a raigs X). Però aquesta radiació no queda a la substància, no la transforma en radioactiva, de la mateixa manera que la radiació electromagnètica visible no fa que els objectes que il·lumina es transformin en generadors de llum. Una manera útil d’eliminar microorganismes i plagues de les patates i molts altres aliments és per irradiació, i s’aplica a diferents paísos.

b) radiacions beta i alfa. La radiació beta són electrons despresos d’un nucli, que en fer-ho canvia de naturalesa. La radiació alfa són nuclis d’heli. Aquestes radiacions poden actuar sobre les substàncies però no hi acumulen radioactivitat.

c) matèria radioactiva, bé sigui natural (per exemple l’urani-235) o generada en reaccions de fissió, com el iode-131 o el cesi-137. Aquestes matèries poden estar en forma de partícules sòlides o dipositar-se sobre la pols atmosfèrica, i caure sobre la roba, el terra, les plantes o el cos humà, i ser transportades pel vent o per l’aigua. Aquestes substàncies constitueixen la contaminació radioactiva de la que es sol parlar. Les vaques de zones contaminades poden produir llet amb aquests radioisòtops, com s’ha indicat en l’episodi de Fukushima, sense que se’n hagin dit les concentracions, tot i que el govern japonès ha afirmat que no eren elevades.

Aquestes substàncies radioactives tenen una vida mitjana molt diferent: pel iode-131 és de vuit dies. Això vol dir que la meitat del iode deixa de ser radioactiu en vuit dies; de la resta, la meitat deixa de ser radioactiu en vuit dies més (i en queda el 25%),. Al cap de vuit dies més en queda el 12,5%, i així successivament. fins que n’hi quedin quantitats irrellevants. Aquest iode-131, que pot provocar càncer de tiroides, es fa servir precisament en el tractament de diferents malalties de la glàndula tiroides…
El cesi-137, junt amb l’estronci-90, són els radioisòtops generats en les fissions nuclears com a subproductes que solen provocar més contaminació radioactiva de llarga durada. La vida mitja del Cs-137 és de centenars d’anys.

Aquestes substàncies es poden retirar dels aliments líquids si es tracten amb un sistema de bescanvi iònic adequat, que reté ions -radioactius n¡i no radioactius- de forma selectiva segons la seva composició. El rebuig de l’operació de tractament s’ha de tractar com a residu radioactiu, i el líquid resultant està quasi lliure de la substància retinguda, i per tant lliure de radioactivitat.

Responent a la pregunta inicial, si importem aliments que hagin estat irradiats, voluntàriament o per accident, aquests aliments no són radioactius. Si els aliments han contingut substàncies radioactives i s’han rentat bé, no contenen radioactivitat. Si no s’han rentat, i contenien iode-131, la radioactivitat haurà anat disminuint tant més com temps faci que es van contaminar. Al cap d’un mes hi quedaria el 6,25% de la radioactivitat original. Si, en canvi, havien estat contaminats amb cesi-137 i no s’han rentat, tindran pràcticament la radioactivitat que tinguéssin en el moment de contaminar-se.

NUCLEAR 1

Parlar de l’energia nuclear és un tema espinós. Parlar-ne ara en calent és més espinós. Però quan estas en fred no en parlem. Per tant, parlem-ne en calent, a base de petites dosis.
M’ho plantejo com si ho hagués d’explicar a alumnes d’un nivell indefinit, perquè jo penso que només s’entenen les coses que has d’explicar a un altre.

1. Què és l’energia nuclear? És l’energia que es manifesta quan es modifica l’estructura del nucli atòmic. És un fenomen físic, no químic. Això vol dir que una substància radioactiva ho és pels àtoms radioactius que contingui, al marge de quina sigui la forma en que es presenti. Si tenim metall d’urani radioactiu i s’oxida, l’òxid d’urani que se’n obté és igualment radioactiu, i també qualsevol dels compostos que se’n puguin fer. Els canvis químics a que pugui sotmetre’s una substància radioactiva no n’afecten la radioactivitat. I aquest és precisament un dels problemes dels residus radioactius. La química no hi pot fer res per rebaixar-ne la radioactivitat. Pot trobar-ne formes sòlides, més insolubles, més resistents mecànicament, més resistents a la corrossió… però menys radioactives no.

2. Nucli. Encara que es fa servir la mateixa paraula, cal distingir entre un nucli atòmic (el nucli de cada àtom, és a dir, un àtom sense electrons) i el nucli d’un reactor , que vol dir la seva part central.
Dos nuclis atòmics es poden fusionar en una reacció de fusió (que encara no s’ha desenvolupat comercialment). I el nucli d’un reactor es pot fondre si s’arriba a una temperatura prou alta, i és el que passa, sembla, a alguns dels reactors japonesos.

3. Control Una cosa és monitoritzar, que vol dir seguir un fenomen mitjançant la lectura d’un valor, per exemple la temperatura. i una altra cosa és controlar, que vol dir que es prenen accions per tal que el fenomen no tingui lloc, o que determinat valor no passi de mida. Per exemple, quan et poses el termòmetre monitoritzes la temperatura, i quan et prens l’antipirètic pretens controlar-la (cosa que no sempre s’aconsegueix).
Un procés incontrolat és aquell que no es controla, sigui perquè no es pot, sigui perquè no es vol. Que un procés no estigui controlat no vol dir que vagi necessàriament cap a una catàstrofe. Als USA els incendis forestals en zones remotes poden cremar sense control, perquè confien que la mateixa naturalesa acabarà fent el seu paper (pluges, zones ermes) i deixarà de cremar. Altres processos sense control tenen final no catastròfic perquè ells mateixos van extingint-se per raons físiques o químiques: una allau acaba frenant-se quan arriba a terreny més pla. En canvi hi ha processos que, sense control, van anant cap a una situació catastròfica. Aquests són els perillosos, i és el cas dels reactors nuclears comercials.

4. Reactor parat Un reactor nuclear funcionant és una massa de material radioactiu que va desprenent energia en forma de calor mitjançant una reacció en cadena. Això vol dir que la reacció nuclear d’un àtom que es fissiona genera neutrons que es queden a la massa de material incentivant que altres àtoms es fissionin i així successivament. Per evitar que el procés es descontroli hi ha barres de control, que són d’un material que absorbeix els neutrons regulant-ne el flux. La calor generada per la reacció nuclear és recollida per un refrigerant.
Quan es para un reactor nuclear s’hi introdueixen totalment les barres de control, que frenen i finalment aturen la reacció en cadena. Però les descomposicions radiactives segueixen donant-se, si bé amb molta menys intensitat que abans, i s’ha de seguir refrigerant el reactor, perquè està calent i perquè si no es fes, se seguiria escalfant.
Els reactors de Fukushima es van parar en el moment del terratrèmol. Però la caiguda general d’electricitat va impedir que funcionéssin les bombes de refrigeració. El sistema alternatiu de refrigeració mogut per motors diesel va fallar perquè el tsunami el va fer malbé. Va funcionar el tercer sistema, que es basava en bateries elèctriques, fins que es van descarregar del tot, cosa que va passar al cap d’unes sis o vuit hores. I en aquest lapse de temps no van poder reparar els altres sistemes de refrigeració, i els reactors van començar-se a escalfar, provocant tota la resta de problemes, avui encara presents.

Continuarà.

Un enllaç que em sembla correcte: