Medir la vida media de productos de decaimiento

Cuando un isótopo inestable decae, puede hacerlo hacerlo de forma directa (a un elemento estable), o bien puede seguir decayendo mediante sus "hijos". El primer caso se daría por ejemplo en el K-40, y el segundo en el U-233 o en el Th-232, por nombrar elementos naturales.

Como estos productos sufren una transmutación (cambio de elemento químico), muchas veces se puede separar la progenie de sus productos, para medir la vida media de estos.

Un típico ejemplo son los generadores de Ba-137m muy populares en USA, pero no es el único.
El PFDC nos ha dejado un generador de Pa-134m, con una vida media de 77 segundos, en su página web
para que todos los que quieran puedan hacerlo de forma casera. El Pa-134m se obtiene a partir del U-238, el típico Uranio empobrecido, bastante fácil de conseguir.

Pero aún existen más generadores de este tipo. Como las mantas de Torio-232 he visto que son bastante populares, se puede hacer un generador de este tipo fácilmente.El generador no será de Pa-134m, ya que este no forma parte del Torio, sinó que será de Bi-212.

El procedimiento es fácil: se introduce la manta en 40 ml de ácido clorhídrico 1-3 M, y se deja reaccionar durante unas horas para asegurarnos por completo.

Entonces, tan solo necesitamos un poco de níquel, que lo introduciremos en la solución de HCl, que mejor si está caliente. Lo sacamos a los pocos segundos, lo secamos bien (no os preocupeis, difícilmente os contaminaréis), y comenzamos a medir.

Tendría que salir un par de centenares de CPM. El Bi-212 tiene una vida de 1 hora aprox.,por lo cual en un día debería decaer completamente. Pero no os preocupeis si esto no es así...El Bi-212 decae en un 64% emitiendo una partícula beta a Po-212, que con una vida media de 0.2 us decae mediante una partícula alfa a Pb-208(estable). El otro 36% es Tl-208, que decae mediante una partícula alfa a Pb-208.
El Tl-208 al decaer emite un fotón a 2.2 MeV, precisamente por esto en la industria nuclear nadie quiere U-233, por lo difícil que es frenar estos rayos gamma.

Mientras medimos la vida media del Bi-212, que lo podemos hacer con una tabla como la del PFDC (solo que no cada 10 seg., sino cada 15 min.), dificilmente nos desfará el Tl-208 las cuentas, lo que sí que lograrán jodernos será calcular la actividad del Bi-212, ya que debido a que puede decaer a Po-212 y a Tl-208, necesitaremos un analizador de energías.

Explicación científica rápida: esto se debe al conocido efecto de que el Plomo, el Bismuto y el Po tienden a depositarse en metales más electropositivos que estos, como el Níquel en este caso.

Cuando yo hice este experimento lo hice con Torianita, así que supongo que debe salir igual con una manta de Torio.

Por cierto, para el níquel podéis usar cualquier metal niquelado, no es necesario níquel puro.

Salu2!

Radioisótopos para baterias betavoltaicas

Las baterías betavoltaicas son baterias nucleares que transforman la radiación beta- en corriente eléctrica directamente usable.

Los radioisótopos que podemos usar para estas baterías deben cumplir varios requisitos, entre ellos tener una vida media aceptable (de varios años). Si la vida media es muy corta, la duración de la batería será escasa.Por contra, si la vida media es muy larga, necesitaremos gran cantidad de material para que nos proporcione una corriente aceptable.

Otro requisito, también muy importante, es que sea un emisor beta puro. La radiación gamma requiere blindaje, haciendo la batería más pesada y grande. Además, la radiación gamma desplaza los electrones provocando una disminuición de la eficiencia final.

Estas baterías son de momento muy poco eficientes, aunque ya se comercializan algunas (poco potentes, eso sí) de Tritio, en BetaBatt.

Las hay de varios tipos: directas (usan vacío), mediante dieléctrico, usando diodo PN, mezcla excímer, resonantes... Las de BataBatt son de diodo PN, o algo parecido, ya que el Tritio se encuentra en contacto con una pastilla de sílice micro-perforado.De todas maneras, ahora no planeo hablar de los tipos de baterías nucleares existentes.

Y sin más rollo, aquí os dejo una lista con los pros y los contras de cada radioisótopo usable:

Tritio:
El Tritio es un radioisótopo del Hidrógeno, con una vida media de 12 años que emite una partícula beta a 18 KeV.

+Muy seguro.
+Existe gran experiencia con el manejo del Tritio.
+Es el que más desarrollo tiene en estos años.

-Es caro (2 $/Ci)
-Su debil radiación hace que para obtener 1 W necesitemos 50000 Ci, y eso supòniendo una eficiencia
del 100%.
-Cuando comience el boom de la fusión nuclear, se hará tan caro que todas las compañias que usan
Tritio tendrán que cambiar de radioisótopo si quieren seguir existiendo.

Carbono-14:
Se da en la naturaleza ya que se forma por la radiación cósmica de forma constante, generandose unos 2,5 Kg/año en todo el mundo.
Emite partículas beta a 156.4 KeV y tiene una vida media de unos 5715 años.

+Se encuentra en la naturaleza en grandes cantidades
+Permitiria alimentar durante milenios pequeños dispositivos.
-Muy, muy caro. Es casi imposible extraerlo de la naturaleza, debido a que los métodos que existen son tan poco eficientes que el C-14 solo se desarrolla comercialmente en reactores nucleares.

Níquel-63:
Es un metal que se obtiene de los productos de activación de los reactores nucleares. Tiene una vida media de 100.1 años, y su radiación beta es de 66.95 KeV.

+Se obtiene fácilmente en grandes cantidades.
+Solucionaría una parte de la problematica sobre los residuos nucleares, ya que sería aprovechado y no se tendría que enterrar y guardar en piscinas.
+Baterías con una larga duración.
+Ya ha sido probado con mucho éxito, y se vende depositado electrlíticamente en una placa metálica.
+Depositado de esta forma, es muy difícil su introducción en el medio ambiente.
-Radioquímicamente es muy peligroso.

Kryptón-85:
Es un gas noble con una vida media de unos 10 años, y emite radiación beta a 687 KeV.

+Buena vida media (ni muy corta, ni excesivamente larga).
+Radiación potente (Para alcanzar el Watt se necesitan 40 veces menos Curios que con el Tritio).
+Químicamente inerte.
+Al ser gas, en caso de escape si la cantidad es pequeña se disuelve en la atmosfera hasta alcanzar níveles no peligrosos.
+Muy barato (0,20 $/Ci, y en grandes cantidades se rebaja más el precio).
+Muy eficiente en mezclas excímers (Kr-85 + halógenos). La luz ultravioleta emitida puede ser aprovechada por la batería nuclear, mientras que los electrones (que aún no han sido parados) pueden ser aprovechados de manera tradicional (diodo PN).
-Causa quemaduras de tercer grado en la piel.
-Si se inhalan grandes cantidades, causa muerte en minutos por encharcamiento de los pulmones.
-Su fuerte radiación daña los dieléctricos y semicondutores (imposibilidad de usarlo directamente en una batería tipo BataBatt y que dure más de 1 año sin estropearse).
-Peligro de emisión gamma (blindaje medio requerido).

Estroncio-90:

Es un producto de fisión muy abundante. Tiene una vida media de unos 30 años, y sus partículas beta son de 546 KeV. Pero al decaer, decae en Y-90, que también es inestable. Tiene una vida media de 64 horas y sus partículas beta son de 2.2 MeV, lo cual es mucha energía.Finalmente, decae a Zr-90, que es estable.

+Es capaz de generar mucha energía.
+Ya ha sido usado, pero en termo-generadores, debido a que en grandes cantidades genera calor.
+Muy abundante.
+Solucionaría parte de los problemas de almacenamiento de los residuos nucleares al ser utilizado.
+Muy barato.
-El Y-90 emite radiación gamma.
-Radioquímicamente muy peligroso.
-Radiación muy potente que daña dieléctricos y semicontuctores.

Prometio-147:

Tierra rara con 2,6 años de vida media y emite radiación a 224 KeV.

+Está en investigación. Muy prometedor.
+Buena vida media, quizá escasa según la necesidad.
+Barato (0,50 $/Ci).
+No cumple ninguna función biológica, lo que lo hace seguro.
+Usable fácilmente en cualquier batería, su radiación no daña los componentes.
-El problema de ser sólido: puede ser manipulado por terroristas para hacer una bomba sucia.

Bueno, hasta aquí los más usables. Por supuesto que al final se va a imponer el Tritio, cosa que veo una tontería.

Yo le veo mucho futuro al Pm-147, que debería ser usado junto al Ni-63 para hacer baterías nucleares. Nunca es bueno depender en exceso de un solo radioisótopo.
El Kr-85 también puede ser usado, siempre y cuando vaya bien encapsulado y no se requiera mucha actividad.

Salu2!

PS: No me puedo despedir sin recomendaros este estupendo PDF sobre baterías betavoltaicas.

Fuente de luz usando Po-210

Buenas!
Hoy os voy a enseñar a hacer una luz perpetua (quien dice perpetua, dice que dura 8 meses...) de nuestro amigo el Po-210, íntimo amigo de Litvinenko xD (es que tengo una chispa...).
Por cierto, esta misma idea también la he dado yo en los foros de científicosaficionados, no es que la haya plagiado.

Lo primero de todo es hacernos con un eliminador electrstático. Es como una brocha con unos pelillos muy finos y una o dos placas doradas encima. Es como esto:

Por unos 40 dólares (35 euros más gastos de envío y sin licencia) o podeis comprar uno, por ejmplo desde esta página.

Entonces, quitadle las dos placas doradas que tiene (están escondidas destrás de las rejas de aluminio. Quedará una cosa así:

Esta imagen la he tomado de la web de Theodore Gray, página muy recomendable. Lo único que teneis que hacer es pintar la cara activa (la que no tiene pegamento, vamos) con alguna pintura fosforescente a base de Sulfuro de Zinc. En eBay.com podéis encontrar esta pintura poniendo "glow paint".Aunque en realidad esta no tiene Sulfuro de Zinc, pero supongo que quedará igual. También la podeis elegir de distintos colores, como querais.Y si no, pues acercadlo a algo que brille en la oscuridad, tampoco hace falta comprar pintura.

Como yo no lo he hecho, no os puedo subir ninguná imagen, pero la verdad es que tiene que brillar bastante, incluso a plena luz del día. Como veis, fácil y sencillo (¡y para toda la família!).

Salu2!

Aislar el Plutonio del Uranio

Este tema casi parece un tema tabú, y eso es que me jode mucho.

Es un proceso muy caro y complicado, y más cuando se tienen que separar varios cientos de toneladas de combustibles usado, junto con sus productos de fisión.

Pero si nosotros queremos separarlo, aquí os doy una ayudita para comenzar a separarlo (es muy costoso eliminar impurezas y luego aislar el Plutonio puro, proque es un metal muy activo.

Pero antes os tengo que dar una mala noticia: la fuente con Plutonio tiene que ser un cilindro de fuel MOX o de Uranio enriquecido yaUSADO. Porque aunque bombardees Uranio con neutrones, el Plutonio generado es casi indetectable, así que no vale la pena, aunque el método aquí mencionado permita obtener hasta pequeñas trazas. Es un método muy sencillo, aunque también muy antiguo (aplicado desde hace tiempo).

Desde fuel MOX:

Es lo mejor, especialmente si estar sin usar. Si está usado, aplicad el segundo método.
Este combustible solo contiene U-238, U-235 (0,2%) y un 3 % de Pu, siendo un 6 % de este último Pu-240.
Como vemos, hay mucho Plutonio, y aunque tengais un solo cilindro y tendréis una cantidad considerable.

Aquí está lo que debeis hacer:

1-Disolved el combustible en HNO3 (ácido nítrico) 1.5M a una temperatura de 60ºC, durante dias.
2-Una vez disuelto, calentad hasta que queda tan solo el nitrado de Uranio y de Plutonio.
3-Disolvedlo en agua destilada y pasad la disolución por un filtro, aunque no sea muy necesario.
4-Id agregando HNO3 hasta que quede una disolución 0.1-0.2M.
5-Agregad un poco (una cucharadita aprox.) de fosfato de Bismuto y el Plutonio precipitará, pero no el Uranio.
Y como soy bueno, quizá podamos obtener el Plutonio puro (metálico):
6-Filtrad el precipitado y hechadlo en una disolución de ácido fluorhídrico poco concentrado (es que este ácido suele tener mala leche) y con muy, muy poca cantidad.
7-Hervidlo (cuidado con los vapores) hasta que quede el preciado Fluoruro de Plutonio.
8-Comprad una bombilla normal y corriente en un Mercadona o donde os dé la gana.
9-Romped con cuidado el cristal de la bombilla.En el filamento, poned el Plutonio.
10-Para hacer esto necesitariamos vacío, pero como el aficionado medio no suele tener (como yo), pero seguimos deseando aislar el Plutonio sin que se forme óxido, usaremos CO2 (el gas de la Coca-Cola).
Debeis enroscar la bombila en un portalamparas, o directamente soldad los cables a la bombila.
Entonces poned la bombilla en un recipiente totalmente cerrado (los cables los debereis pasar haciendo un agujero y después tapando con pegamento).Podemos cojer una garrafa de 5l de agua, pero sin agua.
El CO2 es más pesado que el aire así que lo irá sustituyendo si por ejemplo en el fondo del recipiente ponemos una bebida carbonatada y vamos dejando que produzca CO2, o mejor aún: ponemos alcohol o acetona en el fondo, habrimos en tapón de la garrafa y acercamos una cerilla encendida.
Pegará un fogonazo. Entonces cerramos rápidamente la garrafa con el tapón y conectamos en potalámparas (que estará dentro de la garrafa, no lo olvidemos) a la corriente eléctrica. El filamento se pondrá al rojo vivo y se fundirá. Si tarde más de 2 segundo en fundirse, desconectad el enchufe.
11-Sacamos la bombilla corriendo, y veremos como se han formado burbujas plateadas en el filamento.
Damos un par de golpes y el Plutonio irá cayendo del filamento (auque este se puede haber fundido junto con el Plutonio).
12-Guardamos enseguida nuestro plateado y denso Plutonio en keroseno, porque sinó se oxida y no están bonito, aunque sí igualmente fisionable xD.

Nota: Por supuesto, si teneis una bombona de CO2 de las que usan en los bares o una de Argón, no dudeis en usarla. Y tengo que decir que en método del fogonazo con alcohol o acetona quegenra mucho vapor de agua, por eso recomiendo esperar a que condense un poco.Además, así tendremos algo de vacío.

Desde combustible gastado:

Si tienes un "pellet" de combustible MOX gastado, ni te acerques a él, porque es muy activo. Mejor me lo regalas, OK?XD
Pero ahora enserio, con combustible MOX gastado no lo pruebes, te puede costar la salud a medio e incluso corto plazo.

Si es de Uranio enriquecido al 3% (como casi todas la centrales nucleares del mundo), será menos activo y más seguro (aunque yo no me lo metería en la boca).

El Uranio gastado contiene un 1% de Plutonio, el MOX usado contiene una barbaridad (a veces llega al 15%).

El problema es que primero es muy recomendable trozearlo, cosa que yo no haría, aunque el Plutonio salga con muchos productos de fisión.

El proceso es idéntico al MOX sin quemar, salvo con un par de pasos previos.

1-Lavar el fuel en abundante sosa caústica comercial. Esto sería mejor si estuviera en forma de polvo, por supuesto.
2-Calentar y dejar que hierva durante 10 minutos.
3-Filtrar toda la porquería que haya salido, y lavar el cilindro con abundante agua.
4-Hacer lo mismo pero con Carbonato Sódico en vez de sosa.
5-Como limpiarlo más es difícil, o seguis ya los pasos anteriores, o podeis probar con ácido fosfórico y LaF2, aunque esto no creo que funcione.

Pues ya está. Y por cierto, con un fuel MOX usado el Plutonio tendrá Americio y Curio, quedais avisados, aunque esto lo hará mejor combustible nuclear.

Salu2!

Po-210: Lo advertí

Primero de todo, quiero pedir disculpas por el retraso a la hora de actualizar mi blog.Gracias a todos aquellos que me leen (aunque sean pocos!).

No hace mucho hice una advertencia acerca del uso del Polonio como arma terrorista. Y vemos que ha pasado hace poco.Y lo advertí.

Solo aclarar dos cosas:

1-Rusia va a pasar Polonio a terroristas, como ya pasa con el Plutonio. Y serán compustos del Polonio más volátiles.

2-La dosis de polonio usada para acabar con la vida del ex-espía no valía 10,000,000 millones de euros.
Esto es debido a que Rusia tiene bastantes reactores nucleares sintetizando Polonio, y el Bismuto no es tan caro.

Solo quería aclarar esos dos puntos, y ahora escribiré una manera muy sencilla de aislar Plutonio del Uranio (joder, parezco terrorista...pero es solo ciencia!)