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Cómo transmutar elementos con luz láser
Cada año, médicos de todo el mundo llevan a cabo decenas de millones de procedimientos relacionados con la medicina nuclear. El radioisótopo médico más común es el tecnecio-99, que se utiliza en unos 30 millones de procedimientos por año; eso es el 80 por ciento del total.
El tecnecio-99 es de corta duración con una vida media de solo 6 horas. Entonces, los hospitales lo obtienen de la descomposición del molibdeno-99 de vida más larga. Esto, a su vez, debe hacerse bombardeando uranio-235 con neutrones y separando el mo-99 de los numerosos productos de fisión.
Este es un procedimiento difícil y peligroso que solo es posible en un puñado de instalaciones nucleares en todo el mundo. Eso hace que el suministro de estos medicamentos esenciales sea enormemente caro y extremadamente frágil.
De hecho, cuando el reactor nuclear de Chalk River en Ontario, Canadá, se cerró por reparaciones de emergencia en 2009, resultó estar produciendo una gran fracción del suministro mundial de tecnecio-99. El resultado fue una escasez mundial que se prolongó durante meses. Claramente se necesitan nuevos proveedores.
Hoy, Hiroyasu Ejiri de la Universidad de Osaka y S. Daté del Instituto de Investigación de Radiación Sincrotrón de Japón dicen que hay una forma completamente nueva de hacer medicina nuclear.
La idea es estimular reacciones nucleares mediante potentes rayos láser. A una frecuencia específica, estos rayos hacen que un núcleo resuene violentamente, lo que desencadena la reacción nuclear y lo separa de manera efectiva. Y dado que casi todos los fotones desencadenan una reacción, este proceso puede tener una eficiencia cercana al 100%.
Así, por ejemplo, Ejiri y Daté dicen que este método transmuta el yodo-127 en el isótopo médico yodo -126 con una abundancia del 100 por ciento. Y puede hacerlo a una velocidad de hasta 10 ^ 13 núcleos por segundo.
Esto tiene grandes ventajas sobre las técnicas actuales. Primero, es posible sintonizar la frecuencia de la luz para que desencadene reacciones específicas, lo que permite a los físicos elegir exactamente lo que quieren hacer. En segundo lugar, las muestras resultantes son relativamente puras. Y finalmente, esta técnica crea pocos subproductos radiactivos desagradables, si es que los crea, por lo que es más respetuosa con el medio ambiente.
Hay un par de advertencias, por supuesto: hacer el tipo correcto de luz láser es complicado. Solo se puede hacer rebotando fotones en un haz de electrones de alta energía que circula en un acelerador de partículas. Y la intensidad requerida de tal haz de electrones solo sería posible con una instalación costosa, hecha a medida y aún por construir.
Y aunque las reacciones fotonucleares son buenas para producir todo tipo de isótopos médicos (por ejemplo, trazadores de PET como carbono-11, nitrógeno-13, oxígeno-15, etc.), no son tan buenos para producir tecnecio-99, con mucho radioisótopo más importante. En este caso, la abundancia es inferior al 10 por ciento.
Sin embargo, Ejiri y Daté argumentan que su método proporciona exclusivamente varios tipos de isótopos específicos / deseados con la gran tasa de producción y la alta densidad para la ciencia básica y aplicada.
Y con el suministro de radioisótopos médicos tan frágil, parece probable que ideas como esta reciban mayor consideración en los próximos años.
Ref: arxiv.org/abs/1102.4451 : Reacciones fotonucleares coherentes para la transmutación de isótopos