Aplicaciones de los radioisótopos y seguridad radiactiva

Esta lección es parte de Temario de Ciencias de Ujarrás (Octavo año) Lección 20 de 25

Por Andrea del Carmen actualizado el 29 de octubre de 2026 12 min de lectura

Entre las aplicaciones de los radioisótopos hay de todo: un mismo radioisótopo puede ayudar a curar o causar daño. El cobalto-60 se usa para tratar el cáncer, pero una fuente mal manejada puede quemar la piel. Por eso, junto con las aplicaciones de la radiactividad, siempre se estudian las medidas de seguridad. No se trata de tenerle miedo, sino de conocerla y usarla con responsabilidad.

En esta lección vas a ver para qué se usan los radioisótopos que menciona el programa del MEP, en Costa Rica y en otros países, cómo funciona una central nuclear, qué efectos tiene la radiación en las células y el ambiente, y qué medidas protegen a las personas y manejan los residuos radiactivos.

Definición

Un radioisótopo es una forma inestable de un elemento que emite radiación al desintegrarse. Cada uno tiene una semivida propia: el tiempo en que se desintegra la mitad de sus átomos. La seguridad radiactiva o protección radiológica es el conjunto de medidas para aprovechar la radiación sin exponer a nadie más de lo necesario. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. (CDC) resumen su principio guía con la sigla ALARA: una exposición tan baja como sea razonablemente posible.

Los radioisótopos del programa y sus usos#

La semivida influye mucho en el uso de cada radioisótopo: los de vida corta son útiles dentro del cuerpo porque desaparecen pronto, y los de vida larga sirven como fuentes que duran años o como «relojes» para fechar materiales antiguos.

Radioisótopo	Semivida aproximada	Algunos usos
Carbono-14	5730 años (USGS)	Fechar restos de seres vivos de los últimos 50 000 años
Sodio-24	15 horas (LNHB)	Radiotrazador en la industria: el OIEA lo cita, en forma de hidróxido de sodio radiactivo, para seguir el recorrido de ese compuesto en un proceso
Cobalto-60	5,3 años (EPA)	Radioterapia en hospitales, medidores industriales de nivel y espesor, irradiación de alimentos
Yodo-131	8 días (EPA)	Tratamiento del cáncer de tiroides y del hipertiroidismo
Cesio-137	30 años (EPA)	Equipos de radioterapia, medidores de flujo en tuberías y calibración de detectores de radiación
Tecnecio-99m	6 horas (EPA)	Diagnóstico médico en estudios de medicina nuclear
Fósforo-32	14 días (LNHB)	Trazador para estudiar cómo absorben las plantas el fósforo de los fertilizantes
Uranio-235	700 millones de años (EPA)	Combustible de las centrales nucleares, después de un proceso de enriquecimiento
Plutonio-239	24 000 años (EPA)	Se forma en los reactores; puede usarse como combustible y también se ha usado para fabricar armas nucleares
Radio-226	1600 años (EPA)	Se usó en tratamientos médicos y para iluminar los indicadores de los aviones; al desintegrarse produce radón

Un radiotrazador funciona como una etiqueta: como el radioisótopo se comporta químicamente igual que el elemento estable, se puede seguir su camino con un detector. Un estudio publicado en 2002 en la revista Scientia Agricola de la Universidad de São Paulo, por ejemplo, usó compuestos con fósforo-32 para comparar cuánto fósforo absorbían plántulas de eucalipto y de arroz.

Aplicaciones en Costa Rica y en el mundo#

Medicina. El tecnecio-99m se usa en estudios de diagnóstico y, según la EPA, como su semivida es de solo 6 horas, no permanece en el cuerpo. MedlinePlus explica que el yodo radiactivo trata el hipertiroidismo destruyendo las células tiroideas hiperactivas. En Costa Rica, la Universidad de Costa Rica (UCR) inauguró en agosto de 2022 un ciclotrón y un equipo PET-CT: el ciclotrón produce flúor-18 para preparar un medicamento que permite obtener imágenes de tumores de hasta 2 mm.
Industria. La EPA describe medidores con cobalto-60 o cesio-137 que controlan el nivel de un material, el flujo de un líquido por una tubería o el espesor del papel y las láminas de metal. El Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) dedica una guía completa a los radiotrazadores, que sirven para medir caudales y detectar fugas en procesos industriales.
Alimentos. La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) explica que la irradiación con rayos gamma del cobalto-60 o del cesio-137 reduce o elimina microorganismos e insectos, alarga la vida útil de algunos alimentos y no vuelve radiactivos los alimentos.
Investigación. Según la UCR, en 2022 su Centro de Investigación en Ciencias Atómicas, Nucleares y Moleculares (CICANUM) llevaba desde 1975 un programa de investigación y servicio con técnicas nucleares analíticas, con apoyo del OIEA, aplicado a la salud, la agricultura, la geofísica y la industria.

Ejemplo. A una paciente se le aplica tecnecio-99m para un estudio. ¿Qué fracción del radioisótopo queda en su cuerpo 30 horas después, sin contar lo que elimina por la orina?

Solución. En 30 horas pasan 30 ÷ 6 = 5 semividas. Queda (1/2)⁵ = 1/32 de la cantidad inicial, es decir, 100 ÷ 32 ≈ 3,1 %. Por eso se escoge un radioisótopo de vida corta para un diagnóstico: hace su trabajo y desaparece pronto.

Cómo funciona una central nuclear#

El Departamento de Energía de EE. UU. lo explica así:

El uranio se fabrica en pequeñas pastillas de cerámica que se apilan dentro de tubos de metal sellados, las barras de combustible.
En el núcleo del reactor, los átomos del combustible se dividen por fisión y liberan calor. Las barras de control se introducen para frenar la reacción o se retiran para acelerarla.
El agua que rodea las barras enfría el combustible y frena los neutrones que mantienen la reacción en cadena.
El calor convierte agua en vapor, que hace girar una turbina conectada a un generador eléctrico.

¿Por qué necesitan tanta agua? Después de mover la turbina, el vapor debe volver a ser agua líquida. La Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (NRC) explica que ese vapor pasa a un condensador, y la Administración de Información Energética de EE. UU. (EIA) indica que algunas centrales toman de ríos, lagos o del mar el agua para enfriarlo, mientras que otras usan torres de enfriamiento. La EIA señala que en 2021 había centrales nucleares comerciales en 33 países y que los reactores no producen dióxido de carbono mientras operan, aunque sí residuos radiactivos.

Costa Rica no está entre esos países: según el informe del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) sobre 2025, la demanda eléctrica del país se atendió con plantas hidroeléctricas, eólicas, geotérmicas, de bagazo, solares y térmicas, más una pequeña parte importada.

Efectos de la radiación en las células y en el ambiente#

La EPA explica que la radiación ionizante tiene energía suficiente para afectar los átomos de las células vivas y dañar su material genético, el ADN. Las células son muy eficientes para reparar ese daño; si no lo logran, la célula puede morir o, con el tiempo, volverse cancerosa. Con dosis muy altas, la Organización Mundial de la Salud (OMS) describe quemaduras por radiación, caída del cabello y enrojecimiento de la piel. Una dosis baja, o recibida poco a poco, es mucho menos riesgosa porque el cuerpo tiene más oportunidad de reparar el daño, aunque el riesgo no llega a cero; además, la OMS señala que los niños y adolescentes son mucho más vulnerables a la radiación que los adultos.

En el ambiente, cada radioisótopo se comporta según su química. La EPA indica que el cesio-137 se une con fuerza al suelo y las plantas pueden absorber pequeñas cantidades, y que el yodo radiactivo que cae sobre el pasto puede pasar a la leche de las vacas. También advierte que los residuos de la minería de uranio son más radiactivos que la roca natural y pueden contaminar el agua, el suelo y el aire si no se manejan bien.

Medidas de seguridad y manejo de residuos#

Medida (CDC)	Qué significa	Ejemplo
Tiempo	Estar cerca de una fuente solo lo necesario	Si los niveles de radiación están elevados, hacer el trabajo lo más rápido posible y salir del área
Distancia	Alejarse de la fuente: a mayor distancia, menor dosis	MedlinePlus pide a quien recibió yodo radiactivo mantenerse, por unos días, al menos a 6 pies (unos 1,8 m) de niños pequeños y embarazadas
Blindaje	Poner un material entre la persona y la fuente	La ropa protectora detiene las partículas alfa y beta, pero no los rayos gamma

Los residuos radiactivos se clasifican según su actividad. La EIA explica que la mayor parte del volumen de los residuos de la energía nuclear tiene una radiactividad relativamente baja, mientras que el combustible gastado es de alta actividad: se guarda en piscinas especiales, donde el agua lo enfría y blinda la radiación, o en contenedores secos de concreto o acero. Aquí también importa la semivida: un residuo de vida corta pierde pronto su actividad, mientras que uno de vida larga sigue siendo radiactivo durante muchísimo tiempo.

Una lección aprendida en Costa Rica#

Según un informe del OIEA publicado en 1998, el 22 de agosto de 1996 se reemplazó la fuente de cobalto-60 de un equipo de radioterapia del Hospital San Juan de Dios, en San José, y al calibrarla se cometió un error de cálculo. Durante cerca de un mes los pacientes tratados con ese equipo recibieron dosis mucho mayores que las prescritas: el informe contó 115 pacientes afectados, varios de ellos con daños graves. El informe concluyó que la causa inmediata fue un error aritmético, pero que la causa de fondo fue un programa de protección radiológica sin control de calidad ni capacitación suficiente. Entre sus recomendaciones: que la calibración la haga personal capacitado y que otra persona la verifique de forma independiente. La seguridad no depende solo de las máquinas, sino de procedimientos bien diseñados y de personas bien formadas.

Ejemplo. Una fuente de cobalto-60 tiene una semivida de unos 5,3 años. ¿Qué porcentaje de su actividad conserva después de unos 10,5 años?

Solución. En 10,5 años pasan unas 2 semividas (10,5 ÷ 5,3 ≈ 2). Queda (1/2)² = 1/4, es decir, el 25 % de la actividad inicial. Como la fuente se debilita, con el tiempo hay que reemplazarla, y cada cambio exige calibrarla de nuevo con cuidado.

Ponte a prueba#

¿Por qué se usa el tecnecio-99m para diagnósticos médicos y no un radioisótopo de semivida larga?#

Porque su semivida es de solo 6 horas: emite la radiación necesaria para obtener la imagen y luego desaparece pronto. En dos días (48 horas) pasan 8 semividas y queda apenas 1/256 de la cantidad inicial, menos del 0,4 %. Un radioisótopo de semivida larga seguiría irradiando los tejidos del paciente durante mucho tiempo sin ningún beneficio, lo que va contra el principio ALARA de mantener la exposición tan baja como sea razonablemente posible.

¿Qué fracción de una dosis de yodo-131 queda después de 80 días?#

La semivida del yodo-131 es de unos 8 días, así que en 80 días pasan 80 ÷ 8 = 10 semividas. Queda (1/2)¹⁰ = 1/1024 de la cantidad inicial, menos del 0,1 %. Por eso la EPA explica que el yodo-131 desaparece por completo en cuestión de meses, mientras que un radioisótopo como el cesio-137, con una semivida de unos 30 años, permanece en el ambiente durante décadas.

¿Por qué una central nuclear necesita grandes cantidades de agua?#

El agua cumple varias funciones. Dentro del reactor enfría el combustible y frena los neutrones que mantienen la reacción en cadena. El calor de la fisión convierte agua en vapor, que mueve la turbina. Después, ese vapor debe enfriarse en un condensador para volver a ser líquido, y para eso muchas centrales toman agua de ríos, lagos o del mar, o usan torres de enfriamiento.

¿Cuáles son las tres medidas básicas de protección contra la radiación?#

Tiempo, distancia y blindaje. Tiempo: permanecer cerca de una fuente solo lo indispensable. Distancia: alejarse de ella, porque la dosis disminuye al aumentar la distancia. Blindaje: colocar un material entre la persona y la fuente; la ropa protectora detiene las partículas alfa y beta, pero contra los rayos gamma hacen falta materiales densos como el plomo o el concreto. Las tres aplican el principio ALARA.

¿Qué enseñó el accidente de radioterapia de 1996 en el Hospital San Juan de Dios?#

Según el informe del OIEA, al cambiar la fuente de cobalto-60 se cometió un error de cálculo en la calibración, los pacientes recibieron dosis mucho mayores que las prescritas y el informe contó 115 afectados. La máquina funcionaba bien; lo que falló fue el programa de protección radiológica, sin control de calidad ni capacitación suficiente. La lección es que la calibración debe hacerla personal capacitado y verificarla otra persona de forma independiente.