El curso de aprendizaje electrónico del OIEA sobre activación neutrónica ayuda a científicos de 40 países

Tanto si se trata de resolver crímenes históricos como de determinar la causa de la desaparición de una playa en Jamaica o la calidad del aire en tu gimnasio, la activación neutrónica es un método consolidado para averiguar la composición y el origen de los materiales que, gracias a una herramienta de aprendizaje electrónico desarrollada por el OIEA, investigadores de 40 países pueden ahora aplicar.

Realización de un análisis por activación neutrónica a réplicas de antiguas piezas de alfarería mochica. (Fotografía: Instituto Peruano de Energía Nuclear, Perú)

Tanto si se trata de resolver crímenes históricos como de determinar la causa de la desaparición de una playa en Jamaica o la calidad del aire en tu gimnasio, la activación neutrónica es un método consolidado para averiguar la composición y el origen de los materiales que, gracias a una herramienta de aprendizaje electrónico desarrollada por el OIEA, investigadores de 40 países pueden ahora aplicar.

La activación neutrónica es un tipo común de análisis que se realiza en cerca de la mitad de los 238 reactores de investigación en funcionamiento en todo el mundo, así como en algunas fuentes de neutrones basadas en aceleradores. La técnica, de gran sensibilidad, puede revelar la concentración atómica de un átomo en concreto entre un millón, sin alterar ni destruir el material. Esta precisión ofrece ventajas respecto a otros métodos analíticos y resulta especialmente útil para realizar análisis volumétricos y estudiar materiales únicos que deben preservarse.

La técnica consiste en irradiar átomos estables con neutrones y, posteriormente, medir el decaimiento, o la radiación, de los elementos de la muestra. Los científicos emplean esta técnica para determinar la firma química de plásticos, metales, vidrio, tierra y partículas de aire, entre otros.

“Hoy los principales campos de aplicación de este método son las ciencias ambientales, la arqueología, el patrimonio cultural e incluso la criminalística”, explica Nuno Pessoa Barradas, Especialista en Reactores de Investigación del OIEA. “Sin embargo, los investigadores en estos campos no tienen necesariamente formación en física nuclear, por lo que tal vez no sepan sacar el máximo provecho a la técnica”.

Crear conocimientos

A fin de subsanar esa falta de conocimientos y atender a la demanda creciente, el OIEA, a través del proyecto de cooperación técnica titulado “Creación de redes para programas de enseñanza, capacitación y divulgación en la esfera nuclear sobre ciencia y tecnología nucleares”, diseñó un curso de aprendizaje electrónico sobre análisis por activación neutrónica. El instrumento, que se puso en marcha a finales de 2017, responde a las necesidades tanto de principiantes como de profesionales especializados con un nivel avanzado.

En octubre de 2018, el curso de capacitación en línea logró un hito: en menos de un año se habían inscrito participantes de 40 de los 52 países con reactores de investigación en funcionamiento. Varios institutos usan este instrumento para formar a su personal y al alumnado, incluido a nivel universitario.

“Tenemos frecuentes cambios en la plantilla y la capacitación de los nuevos trabajadores requiere bastante tiempo, especialmente en un campo tan especializado”, explica Katalin Gméling, del Centro de Investigaciones Energéticas de Hungría. “El material de aprendizaje electrónico ofrece un gran conjunto de información para formar a trabajadores recién llegados y actualizar los conocimientos del personal superior”.

La activación neutrónica, descubierta en 1935 por el químico de origen húngaro George de Hevesy y la física germanodanesa Hilde Levi, resultó ser en un principio un instrumento útil para medir la masa de las tierras raras.

En las últimas décadas, se han encontrado otros usos para este método, como proporcionar pruebas adicionales para resolver crímenes históricos. En 2013 se aplicó la activación neutrónica a un pelo de bigote para refutar la teoría según la cual el noble danés Tycho Brahe había muerto envenenado con mercurio. Sus valiosas notas fueron heredadas por su ayudante —y principal sospechoso—, el matemático y astrónomo Johannes Kepler, que enunció las leyes del movimiento planetario.

Más recientemente, después de que de la playa de Coral Springs, en Jamaica, se robara una cantidad de arena que podría llenar 500 camiones, las autoridades locales se unieron al Centro Internacional de Ciencias Ambientales y Nucleares para aplicar la activación neutrónica a fin de comprobar el origen de la arena de las playas en las que se sospechaba había acabado la arena sustraída, consiguiendo así pruebas adicionales para el caso.

Hoy la activación neutrónica también se usa en el estudio y el análisis de la calidad del aire en espacios cerrados (por ejemplo, en escuelas y centros deportivos) para ayudar a determinar la cantidad y el origen de los contaminantes presentes en el aire.

En septiembre de 2018, el instrumento de aprendizaje electrónico sobre análisis por activación neutrónica fue sometido a revisión en un taller celebrado en la Sede del OIEA en Viena.

“La intención es que el instrumento pueda actualizarse y ampliarse constantemente, conforme evoluciona este campo, para incluir distintos protocolos de laboratorio y áreas de investigación”, explica el Sr. Barradas. Se prevé que la primera versión revisada esté disponible a principios de 2019.

Building knowledge

In order to bridge this knowledge gap and address a growing demand, the IAEA, through the technical cooperation project Networking for Nuclear Education, Training, and Outreach Programmes in Nuclear Science and Technology, designed an e-learning course on neutron activation analysis. Launched in late 2017, the tool caters to both newcomers and specialized, advanced professionals.

This month the online training course reached a landmark target, with participants in 40 of the 52 countries with operating research reactors signing up for it in less than a year. Several institutes use the tool in the education of staff and students, including at university level.

“We face frequent changes of employees and the training of new staff is quite time consuming, especially in such a specialized field,” said Katalin Gméling from the Hungarian Centre for Energy Research. “The e-learning material offers a great collection of information to train newcomers and refresh the knowledge of senior staff.”

Discovered in 1935 by Hungarian-born chemist George de Hevesy and German-Danish physicist Hilde Levi, neutron activation originally became a useful tool to measure the mass of rare earth elements.

In the last decades, the method found several other uses, including to provide additional evidence to historical criminal cases. In 2013, using a moustache hair as a starting point, neutron activation was used to disprove the theory that mercury poisoning killed Danish nobleman Tycho Brahe, whose valuable notes were inherited and explored by his assistant (and alleged prime suspect): mathematician and astronomer Johannes Kepler, the discoverer of planetary motion laws.  

More recently, following the theft of an estimated five-hundred truckloads of beach sand from the Coral Springs beach in Jamaica, local authorities teamed up with the International Centre for Environmental and Nuclear Sciences to apply neutron activation to test the origin of sand in suspected receptor beaches, providing additional evidence to the case.

Today, neutron activation is a method used to research and test indoor air quality, for example at schools and fitness centres, by helping to determine the quantity and origin of pollutants in the air.

The neutron activation analysis e-learning tool was reviewed at a workshop last month at the IAEA headquarters in Vienna. “The tool is intended as a living book that can be constantly updated and extended as this field evolves to include different laboratory protocols and research areas,” Barradas said. The launch of a first revision is planned for early 2019.