Utilización de metales recuperados de acería como nuevos materiales de blindaje para radiaciones ionizantes

Abstract

La radiación, una fuerza dual de beneficios y riesgos, integra de manera significativa nuestras vidas en campos como la medicina, la investigación y la industria. Sin embargo, la sobreexposición a la radiación puede tener consecuencias perjudiciales para la salud humana y el entorno. Por lo tanto, la implementación de medidas de protección, como el uso de blindajes específicos, se convierte en una prioridad para minimizar riesgos. En este contexto, la radioprotección emerge como un conjunto de medidas y prácticas destinadas a prevenir, controlar y reducir los riesgos derivados de la exposición a las radiaciones ionizantes. Este campo tiene como finalidad garantizar que la aplicación de las radiaciones se realice de manera segura y que los beneficios superen los posibles riesgos para la salud. Los peligros asociados con la manipulación y el uso de fuentes de radiación requieren características especiales de diseño y construcción en las instalaciones, que no son necesarias en los laboratorios de trabajo convencionales. Existen herramientas fundamentales para reducir la exposición de los seres humanos a la radiación externa proveniente de diversas fuentes. Estas herramientas se basan en tres principios esenciales: distancia, tiempo y blindaje. La implementación de un blindaje adecuado desempeña un papel fundamental en la disminución de la exposición radiológica tanto de los trabajadores de las instituciones como del público en general. Su efectividad se ve influenciada por diversos factores, entre los que se incluyen el tiempo de exposición a las fuentes de radiación, así como el tipo y la energía asociada a dichas fuentes. Uno de los materiales tradicionalmente utilizado para el blindaje de radiaciones ionizantes es el plomo (Pb). Su elevada densidad (11,4 g/cm3), junto con su capacidad para absorber y atenuar eficientemente la radiación lo convierten en un material fundamental para este propósito. Sin embargo, el Pb presenta desventajas significativas, como su alta toxicidad, débil resistencia mecánica y escasa flexibilidad. Debido a esta problemática, desde hace varios años se ha venido explorando la búsqueda de materiales alternativos, no tóxicos y respetuosos con el medio ambiente como sustitutos viables de este componente [1]. En las últimas décadas, se ha evidenciado un notable crecimiento en las actividades industriales, lo que ha resultado en la generación masiva y diversificada de residuos industriales, intensificando así los problemas asociados con la contaminación ambiental. El actual modelo de producción refleja una falta de consideración por los ciclos naturales, ocasionando impactos significativos en el agotamiento de los recursos naturales y la contaminación del aire, agua y suelo. En este contexto, se propone utilizar residuos derivados de la chatarra generada en la industria metalúrgica durante el proceso de obtención de acero como materiales de partida para la elaboración de absorbentes destinados a radiaciones ionizantes. El desarrollo de absorbentes con diferentes espesores y composiciones se lleva a cabo con el objetivo de obtener materiales de alta densidad, eficientes y de bajo costo. Además, se busca contribuir activamente a la reducción de la contaminación ambiental mediante la reutilización de residuos industriales en este proceso. Los residuos seleccionados para la fabricación de absorbentes son ricos en metales pesados (𝑍𝑛,𝐹𝑒,𝑀𝑛,𝑃𝑏), y se clasifican como peligrosos debido a su potencial de lixiviación en suelos y cuerpos de agua. Esta consideración subraya la importancia de encontrar un uso adecuado para estos residuos, constituyendo un enfoque fundamental en la gestión integral de residuos. En este sentido, los subproductos de la industria del acero, que podrían haber sido tratados como desechos, se transforman ahora en componentes esenciales para la creación de absorbentes funcionales, promoviendo así una gestión sostenible de los residuos industriales. En el marco de este Trabajo de Diploma, el objetivo fue realizar un análisis exhaustivo de las propiedades de blindaje, abordando las diversas aplicaciones de éste que incluyen tanto los blindajes estructurales como aquellos que son utilizados para protección personal. Por otro lado, se determinaron los coeficientes de atenuación de una variedad de materiales, explorando tanto opciones comerciales puras como aquellas fabricadas a partir de residuos. Para llevar a cabo esta evaluación, se empleó espectroscopía gamma simple, aplicando la Ley de Lambert-Beer para el análisis posterior. Esta metodología permite examinar detalladamente el coeficiente de atenuación lineal de los absorbentes recientemente propuestos, considerados como posibles sustitutos del Pb en diversas aplicaciones. Una contribución adicional implica que encontrar una alternativa ambientalmente correcta para reciclar estos materiales contribuye a resolver problemas ambientales, enmarcándose en los Principios de la Química Verde.