UNIVERSIDAD DE SEVILLA

Una de las aplicaciones más destacables de la espectrometría de masas con aceleradores son los estudios medioambientales radiológicos.

La Radioecología estudia la evolución de los elementos radioactivos en la Naturaleza, atendiendo a las fuentes y destinos de estos radioisótopos.

En la actualidad, las técnicas radiométricas convencionales no tienen la posibilidad de competir con la espectrometría de masas con aceleradores, AMS, del inglés Accelerator Mass Spectrometry, a la hora de estudiar y analizar muchos problemas que implican la medición de niveles muy bajos de radiactividad en la Naturaleza. Este hecho ha dado lugar a que, durante los últimos años, la técnica AMS se haya convertido en una herramienta tremendamente potente en los estudios de Radioecología.

La técnica AMS presenta como gran ventaja frente a otras técnicas la sensibilidad a la hora de detectar átomos individuales, siendo su límite del orden de 1 átomo entre cada 1000 billones, 1015, es decir, sería como si buscar una aguja en un pajar fuese sencillo.

Otro plus de interés de la técnica es el tiempo de medida de tal modo que hay determinados isótopos, el yodo-129 o el plutonio-239 y 240, cuyo tiempo de detección es inferior a 20 minutos y con un error inferior al 10%. Este hecho permite obtener resultados de una elevada fiabilidad con un tiempo de medida muy reducido.

Este trabajo muestra los distintos tipos de radioisótopos que son detectables con el sistema AMS del que dispone el Centro Nacional de Aceleradores y los campos de estudio de dichos isótopos radioactivos.

El origen de la espectrometría de masas con aceleradores se encuentra a finales de los años 30 del siglo XX, cuando Álvarez y Cornog detectaron He-3 usando un ciclotrón, aunque la versión moderna de dicha técnica comienza a principios de los años ochenta del siglo XX. El esquema básico actual de un sistema AMS es:

En el área de la Ecología, se pueden determinar elementos radiactivos en muestras tales como agua, biotas o sedimentos.

Uno de los radioisótopos que son estudiados por el grupo de espectrometría de masas con aceleradores del CNA, en el campo de Radioecología, es el carbono-14, que aparte de su uso en datación de materiales arqueológicos permite trazar movimientos de aguas marinas, así como el aporte de este isótopo a la dosis radiactiva al ser humano a través de eventos tales como Fukushima o las descargas ambientales de plantas de reprocesamiento de Sellafield.

El yodo-129 es otro de los elementos que se analizan y estudian en el CNA y que tiene un uso parecido al C-14 en el estudio de movimientos de aguas basándose en su incorporación al medio ambiente a través de plantas de reprocesamiento de combustible nuclear o accidentes nucleares como el de Chernóbil o Fukushima que lo han aportado al medioambiente a través del agua de lluvia esencialmente.

Los distintos isótopos del plutonio son unos de elementos más destacables en su medida en el CNA dentro del área de la contaminación radiactiva del medio ambiente y sus posibles orígenes, ante todo en límites de detección bajos. Algunos estudios desarrollados por el grupo AMS del CNA se centran en la contaminación de Palomares, Almería, por el accidente nuclear de dos bombarderos americanos en los años 60, o como control de los trabajadores expuestos a plutonio mediante el estudio de su orina.

Actualmente está siendo estudiado el uranio-236, dentro de la colaboración del CNA con la Organización Internacional de la Energía Atómica, IAEA, con el fin de realizar un inventario de este isótopo en columnas de agua del océano Pacífico y en el Mar Mediterráneo.

El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).

Referencia bibliográfica:

Accelerator Mass Spectrometry (AMS) in Radioecology
M. García-Leon
Journal of Environmental Radioactivity, 1-8 (2017)
http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.06.023