Radioactividad nuclear

Radioactividad
nuclear
¿Qué es la radioactividad?
• La radiactividad o radioactividad es un fenómeno
físico natural, por el cual algunos cuerpos o
elementos químicos (radiactivos) emiten
radiaciones con propiedades de impresionar
placas fotográficas, ionizar gases, producir
fluorescencia o atravesar cuerpos opacos a la luz
ordinaria.
• Por esto, también se les llaman radiaciones
ionizantes
• Las radiaciones que emiten pueden ser
electromagnéticas, en forma de rayos x,
rayos gamma o corpusculares.
• La radioactividad es una propiedad de los
isótopos inestables
Isótopos
Rayos x
A través de un
Estado excitado
permanente
Pierden energía
Para alcanzar su
Estado Fundamental
convirtiéndose en
materiales más ligeros
Ejemplo:
Uranio
Plomo
Rayos gamma
Radiación natural
• Becquerel descubrió que ciertas sales de
uranio emitían radiaciones
espontáneamente, al hacer ensayos con el
mineral en distintos estados, descubrió
que la radiación siempre tenía la misma
intensidad.
• Por tanto, esta, era una propiedad del
interior del átomo.
• El matrimonio Curie continuo con la
investigación y encontraron otras
sustancias radioactivas (torio, polonio,
radio).
• La radioactividad se genera en el núcleo
de estos átomos (interacción neutrónprotón). Eran complejas porque algunas
se desviaban y otras no.
• Rutherford demostró que las radiaciones
emitidas por las sales de uranio podían
ionizar el aire y de producir la descarga de
cuerpos cargados eléctricamente.
Ejemplos de isótopos naturales:
• Uranio 235U y 238U
• Carbono 14C
• Potasio 40K
Radioactividad artificial o
inducida
• Se produce cuando se bombardean ciertos
núcleos estables con partículas apropiadas.
• Fue Descubierta por los esposos Jean Frédéric
Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie,
bombardeando núcleos de boro y aluminio
con partículas alfa.
• 1934 Fermi bombardea núcleos de Uranio
con neutrones.
• 1938 (Alemania) Lise Meitner, Otto Hahn
y Fritz Strassmann verifican los
experimentos de Fermi.
• 1939 demuestran que del experimento se
obtiene Bario (primera observación
experimental de fisión).
• El estudio de la radiactividad permitió un mayor
conocimiento de la estructura del núcleo atómico
y de las partículas subatómicas.
Se abre la posibilidad de convertir unos elementos
en otros.
Ejemplos de isótopos radioactivos artificiales:
• Plutonio 239Pu y 241Pu
• Cesio 134Cs, 135Cs y 137Cs
• Criptón 85Kr y 89Kr
• La radiación puede ser de tres clases
diferentes:
• Radiación alfa:
Son flujos de partículas positivas
compuestas por dos neutrones y dos
protones. Son desviadas por campos
eléctricos y magnéticos. Son poco
penetrantes aunque muy ionizantes. Son
muy energéticos.
• Radiación beta:
• Son flujos de electrones (beta negativas)
o positrones (beta positivas) resultantes
de la desintegración de los neutrones o
protones del núcleo cuando este está en
un estado estimulado.
• Es desviada por campos magnéticos. Es
más penetrante pero su poder de
ionización es menor.
• Cuando un átomo expulsa una partícula
beta aumenta o disminuye su número
atómico una unidad (debido al protón
ganado o perdido).
• Radiación gamma:
Son ondas electromagnéticas. Es el tipo
más fuerte de radiación al ser ondas
electromagnéticas de longitud de onda
corta.
• Se necesitan capas muy gruesas de plomo
u hormigón para detenerlas.
Causas de la radioactividad
Se produce cuando no hay un balance adecuado
de protones y electrones
El desequilibrio se corrige mediante la liberación
del exceso de neutrones o protones, en forma de
partículas α (núcleos de Helio), partículas ß
(electrones o positrones). Estas emisiones llevan
a dos tipos de radiactividad mencionados:
• Radiación α: aligera los núcleos atómicos en 4
unidades másicas, y cambia el número atómico
en dos unidades.
• Radiación ß: no cambia la masa del núcleo, ya
que implica la conversión de un protón en un
neutrón o viceversa, y cambia el número atómico
en una sola unidad.
• La radiación γ es un tipo de radiación
electromagnética con una alta energía por fotón
emitido.
• El símbolo de advertencia de
radioactividad fue creado el 15 de marzo
de 1994, por la Agencia Internacional de
la Energía Atómica fue probado en 11
países.
• La ley de la radiosensibilidad
• (ley de Bergonie y Tribandeau)
• Dice que los tejidos y órganos más
sensibles a las radiaciones son los menos
diferenciados y los que exhiben alta
actividad reproductiva:
• Tejidos altamente radiosensibles:
• epitelio intestinal, órganos reproductivos
(ovarios, testículos), médula ósea,
gláundula tiroides.
• Tejidos medianamente radiosensibles:
tejido conectivo.
• Tejidos poco radiosensibles: neuronas,
hueso.
Consecuencias para la salud
• Los efectos y el riesgo para la salud no
sólo dependen de la capacidad de
absorción de los tejidos, sino también de
la intensidad de la radiación y la duración
de la exposición y de la dosis absorbida.
• Como no todas las radiaciones tienen igual
nocividad, se utiliza la medida de sieverts,
ya que el becquerel mide como igual los
tres tipos de radiaciones.
• Siendo que las radiaciones alfa y beta son
relativamente poco peligrosas fuera del
cuerpo. Pero es muy peligrosa al
inhalarse.
• Por otro lado, las radiaciones gamma son
siempre dañinas puesto que se les
neutraliza con dificultad
Dosis aceptable de irradiación
• Las radiaciones naturales (emitidas por el
medio ambiente) son parcialmente
inofensivas.
El promedio de tasa de dosis a nivel del
mar es 0,00012 mSv/h
• La dosis efectiva (suma de las dosis
recibida desde el exterior e interior del
cuerpo) empieza a producir efectos en el
organismo de 100 mSv en un periodo de
1 año.
• Los métodos de reducción de la dosis
son:
1) Reducción del tiempo de exposición
2) aumento del blindaje (protección)
3) aumento de la distancia a la fuente
radiante.
• Se muestran las tasas de dosis en la
actualidad utilizadas en una central
nuclear para establecer los límites de
permanencia en cada zona, y su
señalización:
Zona
Dosis
Zona gris o azul
de 0,0025 a 0,0075 mSv/h
Zona verde
de 0,0075 a 0,025 mSv/h
Zona amarilla
de 0,025 a 1 mSv/h
Zona naranja
de 1 a 100 mSv/h
Zona roja
> 100 mSv/h
Dosis efectiva permitida
• La dosis efectiva es una dosis
acumulada. La exposición a las
radiaciones se considera a lo largo de
un año, y dependen del órgano
irradiado y del tipo de radiación de la
que se trate.
• El límite de dosis efectiva es de 1 mSv por
año, aunque en circunstancias especiales
puede permitirse un valor de dosis
efectiva más elevado en un único año,
siempre que no se sobrepasen 5 mSv en
cinco años consecutivos.
• En el caso de intervenciones puede
superar los 10 mSv en dos días.
• La dosis efectiva permitida para un
trabajador que trabaje con radiaciones
ionizantes (en una central nuclear o en un
centro médico) es de 100 mSv en un
periodo de 5 años.
• Esos límites se establecen en función de
ciertas hipótesis de aparición de cánceres
y con éstas se establecen límites de riesgo
considerado aceptable.
Carbono 14
• Es un radioisótopo del carbono y fue
descubierto en 1940 por Martin
Kamen y Sam Ruben. Su núcleo
contiene 6 protones y 8 neutrones.
• El método de datación por
radiocarbono es la técnica basada en
isótopos más fiable para conocer la
edad de muestras orgánicas de
menos de 60.000 años.
• Está basado en la ley de decaimiento
exponencial de los isótopos
radiactivos
• El carbono 14 se encuentra en el
medioambiente, por lo tanto todos
los seres orgánicos tienen una
cantidad establecida de carbono 14
por gramo de masa.
• La masa en isótopo 14C de cualquier
espécimen disminuye a un ritmo
exponencial, que es conocido: a los 5730
años de la muerte de un ser vivo la
cantidad de 14C en sus restos se ha
reducido a la mitad.
• Al medir la cantidad de radiactividad en
una muestra de origen orgánico, se
calcula la cantidad de 14C que aún queda
en el material (con un margen de error de
entre 1 y 10 años)