Distribución de radionúclidos artificiales en fracciones del suelo por tamaño de partícula

Por qué sigue importando la tierra bajo los antiguos campos de prueba

Décadas después de que cesaran las explosiones nucleares de prueba, el terreno alrededor de los antiguos emplazamientos puede permanecer silenciosamente contaminado. Este estudio plantea una pregunta práctica con implicaciones reales: ¿podemos limpiar ese suelo de forma más eficiente aprovechando cómo la radiactividad se adhiere a distintos tamaños de granos de tierra? Al separar cuidadosamente el suelo del Sitio de Pruebas Nucleares de Semipalatinsk, en Kazajistán, en partículas gruesas y finas, los investigadores exploraron dónde acaban en la práctica dos radionúclidos artificiales clave —formas de cesio y americio— en el suelo, y si el tamizado seco simple podría ayudar a reducir el volumen de residuos que deben manejarse como material peligroso.

Cráteres antiguos como laboratorios naturales

El equipo trabajó en cuatro cráteres llenos de agua creados por distintos tipos de explosiones nucleares: una explosión en superficie, una explosión termonuclear de excavación y dos ensayos subterráneos de excavación. Estos cráteres están rodeados por enormes montones de roca y suelo expulsados por las explosiones, y estudios anteriores habían mostrado que sus suelos contienen niveles elevados de cesio‑137 y americio‑241 radiactivos. En lugar de considerar todo ese suelo igualmente peligroso, los investigadores se preguntaron si la contaminación se distribuye de forma desigual entre partículas de distintos tamaños —desde trozos semejantes a grava hasta granos finos como polvo. Si la mayor parte de la radiactividad está retenida solo en una parte del material, podría ser posible una limpieza dirigida.

Clasificando el suelo por tamaño de grano

En el laboratorio, los científicos secaron el suelo al aire y lo pasaron por una pila de tamices con mallas de tamaño decreciente. Esto produjo varias fracciones distintas: partículas mayores de 10 milímetros, luego 10–5 mm, 5–2 mm, 2–1 mm, 1–0,5 mm y, finalmente, la fracción más fina menor de 0,5 mm (o menor de 1 mm en un sitio). Cada fracción se pesó para averiguar cuánto representaba del suelo original y luego se analizó con detectores gamma sensibles para medir cuánto cesio‑137 y americio‑241 contenía. La idea clave era simple: si los granos más finos contienen mucha más radiactividad por kilogramo que el suelo en masa, eliminarlos podría reducir drásticamente el peligro de lo que quedara.

Dónde se oculta la radiactividad

Los resultados mostraron un patrón claro para el cesio‑137. En los cuatro cráteres, su actividad por kilogramo aumentó de forma constante al disminuir el tamaño de partícula, con los niveles más altos en los granos más pequeños. En muchas muestras, la fracción más fina portaba una actividad de cesio mucho mayor que el suelo completo, mientras que los fragmentos más gruesos contenían menos. El americio‑241 se comportó de forma más variable. En los dos sitios de explosión de excavación, también tendió a concentrarse en las fracciones más finas, reflejando el comportamiento del cesio. En los sitios de explosión en superficie y termonuclear de excavación, sin embargo, la distribución del americio dependía fuertemente de la dirección alrededor del cráter, a veces favoreciendo partículas grandes y otras veces las pequeñas. En conjunto, cuando los investigadores calcularon la actividad absoluta —teniendo en cuenta tanto la radiactividad por kilogramo como la masa de cada fracción— encontraron que las partículas menores de 1 milímetro a menudo dominaban la carga total de ambos radionúclidos.

Midiendo el enriquecimiento, no solo la concentración

Para comparar cuánto ganaba o perdía cada fracción en radiactividad respecto al horizonte superior no dividido, los autores utilizaron un factor de enriquecimiento: la razón entre la actividad de un radionúclido en una fracción determinada y su actividad en el suelo en masa. Un factor de enriquecimiento mayor que uno significa que la fracción está más contaminada que el promedio; menor que uno significa que está más limpia. El cesio‑137 mostró factores de enriquecimiento que aumentaban de forma sostenida hacia tamaños de partícula más pequeños en todos los sitios, confirmando que los granos más finos están preferentemente enriquecidos. El enriquecimiento del americio‑241 fue más específico del sitio, pero en los cráteres de explosión de excavación las fracciones más pequeñas volvieron a mostrar la mayor acumulación. Esta métrica resultó ser la forma más informativa de describir cómo se distribuyen los radionúclidos artificiales entre los distintos tamaños de grano.

Qué implica esto para la limpieza de terrenos contaminados

Para un lector no especializado, la conclusión es que el cesio radiactivo procedente de explosiones nucleares tiende a adherirse a las partículas más ínfimas del suelo, mientras que el americio suele comportarse igual en determinados tipos de sitios de prueba. Dado que esas partículas finas constituyen solo una porción de la masa total, separarlas mecánicamente mediante tamizado seco podría, en principio, eliminar gran parte de la radiactividad dejando un mayor volumen de suelo con menor contaminación que podría gestionarse con mayor facilidad y menor coste. El estudio no resuelve todos los desafíos de limpieza, sobre todo donde el americio se comporta de forma impredecible, pero muestra que un proceso físico relativamente sencillo puede concentrar el material más peligroso en una fracción menor, ofreciendo una herramienta prometedora para una remediación más eficiente de suelos contaminados por cesio en antiguos campos de pruebas nucleares.

Cita: Kunduzbayeva, A., Kabdyrakova, A., Mendubayev, A. et al. Distribution of artificial radionuclides in particle-size soil fractions. Sci Rep 16, 8068 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39072-8

Palabras clave: suelo radiactivo, sitio de pruebas nucleares, cesio-137, americio-241, remediación de suelos