martes, 15 de marzo de 2016

Radiaciones ionizantes en aviación: los detectores de humo


Radiaciones ionizantes son aquellas radiaciones con energía suficiente para ionizar la materia, extrayendo los electrones de sus estados ligados al átomo.

Espectro electromagnético en diagrama que ilustra que la radiación ionizante aparece en frecuencias superiores a 3 \cdot 10^{15} Hz.

  • La mayoría de los detectores de humo que se encargan de la seguridad de los lavabos y compartimentos de carga de los aviones contienen un radioisótopo producido artificialmente: americio-241.
  • El americio-241 se produce en reactores nucleares, y es un producto de la desintegración del plutonio-241.


Los detectores de humo/alarmas son dispositivos de seguridad importantes debido a su evidente potencial para salvar vidas. Hay dos tipos de detectores de humo comúnmente disponibles para la industria. Uno de ellos utiliza radiación. Se usa una pequeña cantidad de material radiactivo para detectar la presencia de humo o fuentes de calor. Estos detectores de humo que utilizan una "cámara de ionización" son los más populares, ya que son baratos y son sensibles a una amplia gama de condiciones de fuego. Contienen americio 241. El otro tipo de detector no contiene material radiactivo; utiliza un sensor fotoeléctrico para detectar el cambio en el nivel de la luz causada por el humo. Este tipo es más bastante más caro de adquirir y es complicado de instalar. Por otra parte es menos eficaz en algunos circunstancias, por lo que su uso en aviación no es recomendable. 


El Americio

El americio es un elemento con número atómico 95, que fue descubierto en 1945, durante el Proyecto Manhattan en EE.UU. La primera muestra de americio fue producida mediante el bombardeo de plutonio con neutrones en un reactor nuclear en la Universidad de Chicago. El americo-241, con una vida media de 432 años, fue el primero de los isótopos de americio en ser aislado y es el que se utiliza hoy en día en la mayoría de los detectores de humo domésticos y en la aviación. 

El Am-241 se desintegra emitiendo partículas alfa y rayos gamma para convertirse en neptunio-237. El dióxido de americio (AmO2), fue ofrecido comercialmente para la venta con la autorización de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos en 1962 y su precio era de 1.500 dólares por gramo. Este precio se ha mantenido prácticamente sin cambios desde entonces. Un gramo de óxido de americio proporciona suficiente material activo como para producir más de tres millones de detectores de humo. 

Con las restricciones de suministro de la alternativa (Pu-238), la Agencia Espacial Europea está planeando utilizar Am-241 en los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) para las misiones espaciales, y el Laboratorio Nuclear Nacional en el Reino Unido se está preparando para suministrarlo en cantidades de varios kilogramos a partir del plutonio de uso civil, que con el tiempo se ha convertido ya en una combinación Pu-241 pod decaimiento.

En combinación con el berilio, el Am-241 también se utiliza como fuente de neutrones en ensayos no destructivos para la industria de aviación. El berilio produce neutrones, ya que captura las partículas alfa del AmO2. Las fuentes de neutrones AmBe tienen también muchas aplicaciones, no solo en la industria de la aviación. 

Cómo opera el detector de humo

El ingrediente vital de los detectores de humo en los lavabos de los aviones es una muy pequeña cantidad de Am-241 combinado a modo de dióxido de americio (AmO2). El americio-241 emite partículas alfa y rayos gamma de baja energía. Las partículas alfa emitidas por el Am-241 chocan con el oxígeno y el nitrógeno en el aire en la cámara de ionización del detector para producir partículas cargadas (iones). Se utiliza una tensión eléctrica de baja potencia en la cámara para recoger estos iones, causando una pequeña corriente eléctrica constante que fluye entre los dos electrodos. Cuando el humo entra en el espacio entre los electrodos, las partículas de humo se unen a los iones cargados, causando su neutralización. Esto hace que el número de iones presentes - y por lo tanto la corriente eléctrica - decaiga, lo que pone en marcha una señal de alarma.




El riesgo para los ocupantes de un lavabo equipado con un detector de humo interno es esencialmente cero, y en cualquier caso muy inferior a la de la radiación de fondo natural. Las partículas alfa son absorbidas dentro del detector, mientras que la mayoría de los rayos gamma escapan sin causar daño. La pequeña cantidad de material radiactivo que se utiliza en estos detectores no es un peligro para la salud y las unidades de detección que ya no se utilicen pueden ser reemplazadas y eliminadas de forma inocua como basura general. Incluso en el caso de ingestión del material radiactivo de un detector de humo, esto no daría lugar a una absorción interna significativa de Am-241. El dióxido de americio es insoluble, por lo que pasará a través del tracto digestivo sin la entrega de una importante dosis de radiación. 

El americio-241, sin embargo es un isótopo potencialmente peligroso si se toma en forma soluble. En este caso se desintegra por la actividad y las emisiones alfa de los rayos gamma y se concentraría en el esqueleto.

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