domingo, 24 de octubre de 2021

Número másico o masa atómica: una definición rápida

  • El número másico o masa atómica se representa por la letra A y es la suma de número de protones y neutrones que forma un átomo. [1]

La masa de un átomo es muy pequeña y el gramo no suele ser la unidad más adecuada para medirla. En su lugar, se emplea la denominada unidad de masa atómica (u) que queda definida como la masa de la doceava parte de la masa de un átomo de Carbono (C). En las tablas periódicas de los elementos vienen las masas de los elementos en u y básicamente se trata de una correspondencia sobre el peso de los átomos en comparación con el del C.



Referencia


[1] F. J. Ruiz-Santiago, y T.M. Francisco. Física 2º Bachierato. Madrid: McGraw Hill.



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Jacob Sierra Díaz

lunes, 11 de octubre de 2021

Un virus informático con el nombre Chernobyl

El 2 de junio de 1998 se detecta en Taiwan un virus informático que llegó a conocerse como Chernóbil. Este virus estaba destinado a causar problemas muy serios en los sistemas operativos Windows 95, Windows 98 y Windows Millenium Edition. La propagación se hizo a través de Internet o compartiendo ficheros infectados. De hecho, de acuerdo con el youtuber TuberViejuner [1], muchos ordenadores personales se infectaron porque una demo del juego SIN (1998) se distribuyó infectada con este virus sin saber tan siquiera saber que sus propios equipos estaban infectados.

A este fatal se le conocía por varios nombres como W95/CIH, CIH o Chernobyl. CIH fueron las iniciales del nombre de su creador, Chen Ing Hau, que fue un estudiante de informática de la Universidad de Taiwán. Según sus propias palabras, el objetivo que tenía era ridiculizar a todas las empresas de la época encargadas en el desarrollo de antivirus. Pero, ¿qué tiene que ver todo esto con el sobrenombre de la central nuclear soviética que sufrió uno de los accidentes nucleares más graves de la humanidad?

Básicamente, este virus se activaba el día 26 de abril de cualquier año produciendo daños irreparables en el ordenador tal como el borrado de la información del disco duro o el borrado de la BIOS si los ordenadores tenían microprocesadores Pentium de Intel. La fecha del 26 de abril coincidía con el aniversario del accidente en la central nuclear; y al igual que ocurrió en esa zona, sus efectos eran catastróficos en cada ordenador infectado.

En resumidas cuentas, cuando se activaba el virus por abrir un archivo o un programa infectado por Chernobyl. Ahora el virus se queda residente en la memoria y cualquier archivo que se ejecutase, quedaba automáticamente infectado. Aparentemente el usuario no debería notar nada hasta la fatídica fecha del 26 de abril (de cualquier año), día en la que aparecía una pantalla azul alertando de que el sistema es inestable.


¿Qué pasaba realmente dentro del ordenador? El virus infectaba todos los ficheros .exe de Windows de una forma que no incrementaba el tamaño del archivo, por lo que los antivirus de la época no podían detectarlo. Además, "rompía" la tabla de particiones del disco duro escribiendo el primer mega del disco sin posibilidad de que luego se pudiese acceder al mismo. Por último y no menos importante, sobrescribía la BIOS del ordenador, dejándolo totalmente inservible si el ordenador funcionaba con Pentium I MMX de Intel. En la actualidad, para evitar este tipo de problemas, las BIOS están protegidas contra escritura externa.

Pero entonces ¿había alguna solución? Lo primero es que si se estropeaba la BIOS la solución más rápida y costosa era pedir al fabricante otra BIOS. Con la BIOS nueva el ordenador arrancará. A continuación, deberemos hacer que Windows arranque. Para ello habría que arrancar un sistema operativo a través de un disquete para arrancar una herramienta llamada fix-cih que se desarrolló en Laguna Hills (1999) por Gibson Research Corp.

Si bien este virus informático solo comparte el nombre y la fecha de activación con la fatídica madrugada en el año 1986 en una ya de sobras conocida central nuclear soviética, no deja de ser una curiosidad del mundo de la Informática que merecía ser mencionada.


Referencias

[1] TuberViejuner. (2020). Infectando un PC retro con el virus Chernobyl/CIH [Vídeo explicativo]. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=gT9SjSHqPq8&t=572s


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Jacob Sierra Díaz

domingo, 10 de octubre de 2021

Fisión nuclear: una definición rápida

  • La fisión (nuclear) es un tipo de reacción nuclear en la que los núcleos pesados se dividen dando lugar a otros más ligeros. La mayoría de centrales nucleares del mundo a día de hoy emplean procesos de fisión nuclear. [2] 

Los núcleos atómicos como el uranio (U) y el plutonio (Pu) se pueden transformar en núcleos menos pesados y más estables. La fisión nuclear tiene lugar cuando se bombardean núcleos pesados con neutrones. En este proceso siempre se forman dos núcleos intermedios y dos o tres neutrones. Durante esta reacción se libera energía ya que dicha energía por nucleón de los núcleos intermedios finales es menor.


Referencia

[1] F. J. Ruiz-Santiago, y T. M. Francisco. Física 2º Bachillerato. Madrid: McGraw Hill. 


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Jacob Sierra Díaz

miércoles, 6 de octubre de 2021

Fusión nuclear: una definición rápida

  • La fusión (nuclear) es un tipo de reacción nuclear en la que los núcleos ligeros se unen para formar otros más pesados. Un ejemplo de fusión nuclear lo vemos en nuestro Sol (y resto de estrellas). [1]

Llamamos núcleos atómicos ligeros a los núcleos que tienen un número másico muy pequeño, como por ejemplo el hidrógeno (H) o el helio (He). Si dichos núcleos se combinan, formarán otros núcleos en donde la energía de enlace por nucleón es mayor produciéndose, por un lado, núcleos más estables y, por otro lado, una liberación de energía. Por ejemplo, el tritio (T) y el deuterio (D) son isótopos del H que se fusionan para formar un núcleo más pesado que llamamos He. La masa del He es menor que la masa de los núcleos fusionados. Entonces, esa pérdida se convierte en energía (y es cuatro veces mayor que la fisión). Albert Eintein obtuvo la fórmula de la energía en su famosa Teoría de la Relatividad: la Energía (E) es igual al la masa (m) por el cuadrado de la velocidad de la luz en el vacío (c). A grandes rasgos, diremos que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Así pues, se transforma la masa en energía.



Téngase en cuenta que para que se produzca esta reacción es necesario que los núcleos dispongan de una energía cinética bastante grande para vencer la repulsión electrostática de los protones. Ya que la velocidad de los núcleos es proporcional a la temperatura, esta debe ser significativamente elevada (del orden de millones de grados).


Referencia 

[1] F. J. Ruiz-Santiago, y T. M. Francisco. Física 2º Bachillerato. Madrid: McGraw Hill.


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Jacob Sierra Díaz

lunes, 4 de octubre de 2021

Eje cronológico de Chernóbil

Estos son los sucesos más importantes que merecen destacar tras el fatal accidente nuclear de Chernóbil:


Descarga la línea temporal en pdf: Chernóbil. Línea temporal (Box)


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Jacob Sierra Díaz

domingo, 3 de octubre de 2021

La noche en la sala de control del reactor 4

Nos ubicamos en la sala de control del reactor número 4 de la central eléctrica nuclear memorial Vladímir Illich Lenin (Unión Soviética) del día 26 de abril de 1986. Esta noche, inconscientes de lo que iba a suceder minutos más tarde de la medianoche, están Leonid Toptunov (26 años, ingeniero jefe de control del reactor), Aleksandr Akímov (33 años, supervisor de turno) y Anatoli Diátlov (ingeniero nuclear y adjunto al ingeniero jefe de la central); entre otros empleados.


Durante esta fatídica noche, el personal de la sala recibe instrucciones para preparar el reactor para una prueba de seguridad. Para ello, deben reducir la potencia del mismo. En estos momentos, en la sala se desata un caluroso debate sobre la potencia que se considera segura para comenzar la prueba. De acuerdo con los protocolos establecidos en la planta, la potencia no debería bajar de los 700 megavatios. Sin embargo, Diátlov ordena ignorar esa premisa y bajar la potencia a 200 megavatios para conservar el agua fría que evite el recalentamiento del reactor. Para desgracia de todo el equipo de la sala de control, el superior que tomaba las decisiones era Diátlov y nadie podía contravenirle, a pesar de la normativa previamente escritos.

Sobre las 00:33 salta una alarma de seguridad. La potencia ha bajado significativamente muy rápido. A las 00:36 salta otra alarma en el panel de mandos de Boris Stolyarchuk (operador del flujo del agua a través del reactor) indicando que el nivel del agua de los tambores del separador está significativamente bajo. Lo cierto es que, en palabras del propio Boris [1], el nivel del agua era muy complejo de manejar a poca potencia, pero era una incidencia relativamente normal.


Son las 00:38 y el reactor se ha parado completamente. Los indicadores de potencia en la sala de control marcan 0 megavatios. Como consecuencia, Diátlov ordena a Toptunov volver a encender el reactor subiendo todas las barras de control. Tal y como muy bien se detalla en el último capítulo de la serie Chernóbil de HBO [2], las barras de control son como el acelerador y el freno del reactor nuclear. En el reactor había 211 barras de control de boro que permiten controlar la potencia total del reactor: al elevarlas, se aumenta la potencia. La decisión de Diátlov fue quitar todas las barras de control y, por lo tanto, el reactor no tiene ningún "sistema de frenado de seguridad". Sobre las 00:42, se vuelve a subir la potencia del reactor a los 160 megavatios.

Llegados a este momento, uno podría plantearse la pregunta ¿por qué los operadores no se negaron a ir en contra de las normas? Simplemente diremos que en la sala de control Diátlov tenía el mando absoluto e incluso tenía la potestad de destituir a cualquier operario (aunque fuesen ingenieros) que se negase a seguir sus órdenes. Además, en la Unión Soviética un ingeniero era un puesto muy prestigioso y estaba muy bien pagado. Perder un puesto de trabajo en la sala de control era seguramente una sentencia firme de emigrar a otro lugar para vivir en peores condiciones con toda la familia.

Son las 00:52. En la sala de control vuelve a sonar otra alarma: escasez de agua en los tambores del separador. Es la 01:03 y ya se ha conseguido la potencia deseada por Diátlov (200 megavatios). Se cuenta que a esa hora Akímov solicitó a Diátlov dejar la orden por escrito en el diario de la sala. Teniendo como respuesta una amenaza con el despido y seguramente un recordatorio de que como adjunto al ingeniero jefe de toda la central nuclear, podía cambiar libremente los estándares de la prueba. Hay que tener en cuenta que también existía la falsa creencia de que los reactores nucleares no podían tener ni accidentes graves ni fallos. En ese aspecto, la propaganda comunista contribuyó a este mito hasta tal punto de que se ocultaron ciertos informes sobre fallos de seguridad durante la construcción de la central nuclear de Chernóbil. Teniendo en cuenta los aspectos historio-políticos del momento, se priorizó la puesta en marcha de los reactores en el menor tiempo posible que una instalación mucho más lenta pero segura.

Ya por las 01:05 en el interior del reactor se está acumulando la potencia en el fondo. Al producirse este hecho en la parte de abajo del reactor, los sensores son incapaces de enviar la advertencia a la sala de control. Además, cabe destacar que las barras de boro están insertadas parcialmente en la parte superior. Es la 01:17 y el punto crítico sigue formándose en la parte inferior del reactor, mientras que Diátlov está convencido en empezar la prueba cuanto antes. 

Minutos después, a las 01:21, se da comienzo al test. A la 01:23 los operarios encienden las dos bombas de reserva y se apaga la alimentación de la turbina. Durante esta prueba de seguridad se corta el suministro de energía que va a la turbina. Esta comenzará a moverse por inercia hasta que una fuente de emergencia (generadores diesel de reserva) vuelve a dar electricidad. Dichos generadores tardan 40 segundos en entrar en funcionamiento. La prueba pretendía averiguar si con la turbina desacelerada por la ausencia de energía mantendría en movimiento las bombas de agua activas antes de la energía de los generadores diesel. El peligro está en que si el agua no se mueve, el reactor puede actuar como una gigantesca olla a presión.

Ya está apagado el suministro eléctrico de la turbina, como consecuencia la turbina va más despacio, por lo tanto, no se mueve tanta agua en el reactor y se genera más vapor. A esto hay que sumarle que la potencia del fondo del reactor está por la nubes. A partir de esta hora, cada segundo que pasa implica que la presión del vapor se acumule en el fondo del reactor. En la parte de arriba del reactor se puede observar que la presión está levantando la cubierta de las barras de combustible que tienen un peso de 350 kilos. En la sala de control Toptunov se da cuenta que el indicador de potencia está subiendo a una velocidad significativa. En estos momentos, Akímov se ve obligado a pulsar el botón de parada de emergencia AZ-5.

El botón AZ-5 hace que automáticamente se inserten todas las barras de boro al reactor para inmediatamente reducir la potencia. Sin embargo, un problema de diseño hace que este botón de parada tenga que acelerar para detenerse. Las barras de control de boro están fabricadas con una cubierta de grafito. Cuando el grafito entra en el reactor se produce un aumento de la potencia. Así pues, esta acción hizo que la potencia se incrementara cientos de veces.

En tan solo unos segundos pasada la 01:23, la presión del reactor es tan fuerte que las barras de control y de combustible se partan. Es la fatídica hora de la 01:23:48. En la sala de control se sienten varias explosiones, produciéndose un apagón. La cubierta de seguridad del reactor vuela por los aires. El reactor queda al descubierto y pronto los niveles de radiación del aire se disparan. A continuación, en la sala de control, que no está dentro del recinto del reactor, se respira una especie de polvo pesado que sabe a metal.

Tras esa hora el resto del personal de la planta creen que han sufrido un ataque por un misil americano o un terremoto. El destino de la central y sus alrededores ya estaba escrito. Lo cierto es que, en palabras del propio Mijaíl Gorbachov, esa hora fue la que seguramente marcó el fin de la Unión Soviética.


Referencias

[1] J. Barlett. (2004). Zero Hour: disaster at Chernobyl. [Documental doblado al castellano como "El desaster de Chernobyl"]. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=tShaE0d-tWA

[2] C. Mazin. (2019). Chernobyl. [Mini serie producida por HBO]. Disponible mediante suscripción en: https://es.hboespana.com/


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Jacob Sierra Díaz

domingo, 26 de septiembre de 2021

Presentando la tabla periódica de los elementos

Sobre el siglo XIX ya se habían identificado la mayoría de los elementos que encontramos en la naturaleza. Dimitri Mendeleev tuvo la idea de ordenarlos por familias según características similares en una tabla que hoy conocemos como la Tabla de Mendeleev o Tabla Periódica de los Elementos. No obstante, fue Henry Moseley quien reordenó la tabla según un criterio que hoy seguimos usando: el número atómico, esto es, la cantidad de protones que hay en el núcleo atómico. En la tabla encontramos 83 elementos naturales más los elementos artificiales que la humanidad ha creado hasta la fecha. La tabla ya supera los 110 elementos. 


¿Por qué la tabla tiene esta configuración y no otra? Como ya se sabe, todos los elementos tienen diferentes propiedades y se agrupan según las afinidades químicas. Las propiedades físicas y químicas de cada elemento están determinadas por el número de electrones y sus posiciones en el átomo. Tal y como ya se ha comentado anteriormente, la tabla está ordenada según el número atómico. Los elementos que están en las columnas verticales (denominadas grupos o familias) tienen propiedades comunes. De acuerdo con Juan Redal [1], este criterio de ordenación hace que la tabla sea una herramienta básica para el estudio de la Química, ya que muchas de las propiedades de todos los elementos están relacionas con su posición en el sistema periódico.

Existen 18 grupos o familias de elementos. Alguno de ellos son:

  • Gases nobles: helio (He), neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr), xenón (Xe), radón (Rn) y oganesón (Og). No suelen combinarse químicamente con otros elementos.
  • Metales alcalinos: litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs) y francio (Fr). Suelen reaccionar espontáneamente con el oxígeno.
  • Halógenos: flúor (Fl), cloro (Cl), bromo (Br), iodo (I), astato (At) y teneso (Ts). Suelen reaccionar espontáneamente con el hidrógeno.

Referencias

[1] E. Juan Redal. Física y Química. La enciclopedia del estudiante. España: Santillana, 2005.



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Jacob Sierra Díaz

jueves, 23 de septiembre de 2021

Un color para detener la radiación

¿Sabías que se puede reducir la presencia de radiación del interior del cuerpo? Si bien no es la panacea de los tratamientos ante radiaciones ionizantes en el organismo, es un buen recurso que los médicos tienen en cuenta en función del tipo de elementos radiactivos que puede haber en el interior del paciente. A dicho fármaco se le conoce como azul de Prusia.

El tratamiento con azul de Prusia para tratar los efectos de la radiación (ionizante) en el interior del cuerpo se realiza de forma oral mediante unas pastillas. Lo que hace este elemento dentro del cuerpo es "atrapar" el cesio (Cs) y el talio (Tl) radiactivo, y posteriormente se expulsa de manera natural en las heces. En otras palabras, el azul de Prusia actúa como un imán impidiendo que el Cs y el Tl radiactivo se quede en el interior del cuerpo y poco a poco se vaya intoxicando [1].

Entonces, la principal finalidad de un tratamiento con azul de Prusia es expulsar el Cs y el Tl del interior del cuerpo, y no tanto las heridas ya provocadas por otros elementos radiactivos. Como norma general, el azul de Prusia solo está disponible para la población con receta médica y es competencia de las autoridades sanitarias usar este tratamiento u otro en función del contexto en el que se haya producido la intoxicación radiactiva.

Seguramente te suene que el azul de Prusia no es solo un medicamento. En efecto, este color es muy empleado en pintura y en los planos antes de la invención de planos digitales. De hecho, en inglés se refieren a los planos como blueprints (impresos azules) debido al color tan característico del azul de Prusia. Sin ánimo de profundizar más en este tema, exponer que el pigmento o tinta de azul de Prusia no tiene el mismo tratamiento que el fármaco citado anteriormente, por lo que bajo ningún concepto se pueden sustituir las pastillas diseñadas para tratar la intoxicación radiactiva con este pigmento tan famoso en bellas artes y arquitectura.




Referencias


[1] Centers for Disease Control and Prevention. (2021, 21 septiembre). Cómo funciona el azul de Prusia [Infografía online]. Disponible en: http://emergency.cdc.gov/radiation



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Jacob Sierra Díaz

martes, 21 de septiembre de 2021

Efectos de la radiación según la dosis recibida

En esta infografía podrás conocer los efectos que tienen distintas dosis de radiación en la salud del cuerpo humano:


Descarga de la infografía en pdf: Efectos según la dosis de radiación (Box)



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Jacob Sierra Díaz

domingo, 19 de septiembre de 2021

¿Qué demonios es el Sievert?

Estamos en un Universo eminentemente radiactivo, vivimos en un mundo radiactivo. Cuando las radiaciones ionizantes impactan en el cuerpo humano se producen determinados efectos que pueden llegar a ser muy nocivos. Si bien es cierto que este hecho no debería preocuparnos tanto cuando las fuentes de radiación proceden del ambiente, si que hay ciertos contextos en los que se precisa tener un cuidado especial.

Entonces, con el objetivo de cuantificar los efectos de la radiación ionizante sobre la vida, se emplea una magnitud que denominamos dosis de radiación o dosis equivalente [1]. El Sievert (Sv) es la unidad que mide dicha dosis de radiación [1].

Podríamos decir que el Sievert es una "unidad grande". Cuando estamos hablando en términos de protección radiológica diaria es conveniente hablar de la milésima parte de la unidad (miliSievert o mSv) o de la millonésima parte de la misma (microSievert o μSv). Esto es lo mismo a decir que:

  • 1 mSv = 0,001 Sv (milésima parte de un Sievert)
  • μSV = 0,000001 Sv (millonésima parte de un Sievert)

 

Cada país suele tener sus propias autoridades competentes en materia nuclear. Por ejemplo, el organismo que se encarga del estudio de los efectos de la radiación ionizante en España es el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). Estas instituciones suelen ser las encargadas de velar por nuestra seguridad y las que elaboran los protocolos necesarios para protegernos de los efectos nocivos de la radiación ionizante. Además, también son las responsables de establecer las dosis de radiación que se consideran inofensivas tanto para la población en general como para los trabajadores en contacto con materiales radiactivos. Por poner un ejemplo genérico, el máximo anual que una persona de a pie debería absorber sin sufrir ningún daño biológico está estimado en el mSv, es decir 0,001Sv/año, sin incluir ningún tratamiento médico adicional. Para un profesional en contacto con materiales o elementos radiactivos (operadores nucleares o personal de medicina nuclear, por poner un par de ejemplos) no debería superar aproximadamente los 20 mSV cada año. Se estima que por encima de este valor puede haber un peligro serio para la vida, ocasionando el envenenamiento por radiación.

Por otro lado, suele haber unos estándares internacionales que se suelen presentar en forma de tablas (como las que puedes ver en la columna de la derecha de este blog) y que advierten de los peligros que tiene en función de los Sieverts obtenidos. A continuación, se citan ciertos valores a tener en cuenta [3]:
  • De 0,03 μSv a 0,33 μSv la hora estamos hablando de valores normales.
  • De 0,34 μSv a 0,65 μSv podemos estar hablando de un valor intermedio.
  • Más de 0,66 μSv es un nivel alto y se deberían tomar medidas urgentes.


Referencias

[1] O. Planas. (2020, 27 septiembre). ¿Qué es un Sievert en radiación? [Recurso online]. Disponible en: https://energia-nuclear.net

[2] Consejo de Seguridad Nuclear. Dosis de radiación/CSN. España: Departamento de publicación del Consejo de Seguridad Nuclear. 2010.

[3] GQ Electronics LLC. "Nuclear Radiation Safety Guide"; 19 septiembre, 2021.



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Jacob Sierra Díaz