Documento 91341

C.P.E.M Nº 7
Centro Provincial de Enseñanza Media
CURSO:
4° año “A”. Périto Mercantil, 2005
MATERIA:
Física.
INDICE
1- Descubrimiento de la
radiactividad.
2- Radiactividad.
3- Radiactividad en la
Medicina.
4- Radiactividad en la
agricultura e
industria.
5- El átomo.
6- Modelos Atómicos.
7- Radiación natural.
8- Tipos de radiación.
9- Isótopos.
10- Radiación ionizante.
11- Radiación no ionizante
12- Fisión.
13- Fusión.
14- Qué es un reactor
nuclear?
15- Elementos de un reactor
16- Residuos nucleares.
17- Bomba atómica.
18- Atucha.
19- Bibliografía consultada.
DESCRUBRIMIENTO DE LA
RADIACTIVIDAD
A comienzos del siglo XIX, solo se conocían 26 elementos
químicos y poco se sabía acerca de la estructura atómica. Sin
embargo, diversas técnicas permitieron analizar la
composición y estructura del átomo y detectar las partículas
que lo forman. Mientras se estudiaba la estructura atómica se
descubrió la radioactividad, una propiedad en algunos
núcleos atómicos.
A partir de allí, los elementos radiactivos, llamados
radioisótopos, cobraron importancia para el hombre, no solo
porque han contribuido a mejorar las condiciones de vida si
no por su comprobado poder de destrucción.
RADIACTIVIDAD
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Desintegración espontánea de núcleos atómicos mediante la emisión de
partículas subatómicas llamadas partículas alfa y partículas beta, y de
radiaciones electromagnéticas denominadas rayos X y rayos gamma.
Usos perjudiciales
Bomba atómica;
Destrucción masiva;
Secuelas de la exposición a la misma;
Lo mas perjudicial de usar la radiactividad son los desechos de la
misma.
Usos Beneficiosos
Para lo que más se utiliza es para la medicina;
Rayos x;
Desinfección de utensilios;
Radioterapia (para curar enfermedades entre ellas el cáncer).
En agricultura
En la industria
Para la investigación
RADIACTIVIDAD EN LA MEDICINA
Así como la investigación del microscopio permitió a los
experimentadores observar un mundo nuevo el uso de radioisótopos
permite detectar procesos químicos y físicos en el cuerpo humano,
que anteriormente eran imposibles de observar. Este avance nos
permite obtener diagnósticos y realizar tratamientos, gracias al
desarrollo de nuevas tecnologías asociadas con la radiactividad. Por
ejemplo, podemos inyectar en la vena de un paciente una solución
salina conteniendo una pequeña cantidad de sodio radiactivos y
seguir, mediante los detectores de radiactividad el recorrido de esta
sal en el organismo. Debido a que la detección consiste en seguir el
rastro del material radiactivo, se suele llamar “trazadores” a estos
materiales. Así podemos determinar el tiempo que el organísmo toma
en cada paso del metabolismo de esa sal, desde que se inyecta
hasta que aparece en la superficie del cuerpo en menos de 1 minuto.
Algunos elementos pueden resultar altamente radiactivos luego de
haber estado irradiados dentro de un reactor nuclear. El material
radiactivo de esta manera es mucho menos costoso que los
elementos naturalmente radiactivos. El Cobalto tiene esa
característica y es utilizando en los tratamientos de tumores
cancerígenos.
Las glándulas tiroides tiene afinidad con el Yodo de modo que si un
paciente tiene una enfermedad en esa glándula, podemos utilizar
Yodo reactivo para su tratamiento.
RADIACTIVIDAD EN LA AGRICULTURA E INDUSTRIA
Se utilizan los radioisótopos como trazadores también en los
vegetales, de manera que podemos conocer la forma en que
asimilan algunos productos y en qué parte de la planta quedan
fijados. Esta información es especialmente importante para el
caso de los pesticidas.
Otra aplicación de la radiactividad la encontramos en el
método para combatir la plaga de la fruta. Se irradian
poblaciones de machos de esta especie con lo cual resultan
estériles. Estos machos luego compiten con los machos
fértiles en la obtención de hembras para la reproducción. De
ese modo paulatinamente se va erradicando la plaga. En
algunas zonas se ha logrado este objetivo en dos o tres años.
En la industria alimenticia se utiliza la técnica de irradiar los
alimentos para prolongar el tiempo en que pueden ser
utilizados.
Los productos radiactivos se utilizan en la fabricación de
pinturas fosforescentes, esterilización de productos
farmacéuticos y en la obtención de radiografías de piezas de
metal para verificar su calidad.
EL ÁTOMO
Para explicar la naturaleza de la radiactividad tenemos que
tener en cuenta lo que sucede dentro de los átomos. Estos se
conforman de tres tipos de partículas "subatómicas": protones,
neutrones y electrones.
El núcleo de cada átomo contiene protones (cargados
positivamente) y neutrones (sin carga eléctrica) rodeados por
una nube de electrones (con carga negativa).
Normalmente los átomos tienen la misma cantidad de protones
que de electrones equilibrándose los unos con los otros, lo que
hace que el átomo sea eléctricamente neutro. Si añadimos o
quitamos electrones dejamos al átomo con una carga eléctrica
neta y la partícula resultante se denomina "ión".
MODELOS ATOMICOS
•El Modelo de
Thomson
•El Modelo de
Rutherford
•El Modelo de
Bohr
•Modelo Mecano
– Cuántico
RADIACTIVIDAD NATURAL
• En Febrero de 1896, el físico francés Henri Becquerel
investigando con cuerpos fluorescentes (entre ellos el
Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva propiedad
de la materia a la que posteriormente Marie Curie llamó
"Radiactividad". Se descubre que ciertos elementos tenían la
propiedad de emitir radiaciones semejantes a los rayos X en
forma espontánea. Tal radiación era penetrante y provenía
del cristal de Uranio sobre el cual se investigaba.
• Marie y Pierre Curie al proseguir los estudios encontraron
fuentes de radiación natural bastante más poderosas que el
Uranio original, entre estos el Polonio y el Radio.
• La radiactividad del elemento no dependía de la naturaleza
física o química de los átomos que lo componen, sino que
era una propiedad radicada en el interior mismo del átomo.
• Hoy en día se conocen más de 40 elementos radiactivos
naturales, que corresponden a los elementos más pesados.
Por arriba del número atómico 83, todos los núcleos
naturales son radiactivos.
TIPOS DE RADIACION
• Las radiaciones alfa (a):
son poco penetrantes ya
que son detenidas por
una hoja de papel y se
desvían en presencia de
campos magnéticos y
eléctricos intensos. Más
tarde se comprobó que
son núcleos de helio.
Si un núcleo emite una
partícula a , su número
atómico disminuye en dos
unidades y su número
másico disminuye en
cuatro unidades.
• Las radiaciones beta (b): son más penetrante que
las a , aunque son detenidas por una lámina
metálica. En realidad consisten en un flujo de
electrones.
Si un núcleo emite una partícula b , su número
atómico aumenta en una unidad, mientras que su
número másico no varía.
•Las radiaciones gamma (g): son muy penetrantes, para
detenerlas se precisa una pared gruesa de plomo o
cemento.
Son radiaciones electromagnéticas de alta frecuencia y ,
por lo tanto, muy energéticas.
RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL
Al bombardear diversos núcleos atómicos con partículas alfa de gran
energía, se pueden transformar en un núcleo diferente, por lo tanto,
se transforma en un elemento que no existe en la naturaleza. Los
esposos Irene Curie y Frédéric Joliot, experimentando con tales
procesos descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que
al bombardear ciertos núcleos con partículas procedentes de fuentes
radiactivas estos se vuelven radiactivos. Si la energía de las
partículas es adecuada, entonces puede penetrar en el núcleo
generando su inestabilidad y por ende, induciendo su desintegración
radiactiva.
Desde el descubrimiento de los primeros elementos radiactivos
artificiales, el hombre ha logrado en el tiempo obtener una gran
cantidad de ellos. Es clave en este proceso la aparición de los
llamados aceleradores de partículas y de los reactores nucleares.
Estos últimos son fuente importante de neutrones que son utilizados
para producir gran variedad de radioisótopos.
ISOTOPOS
Una de las dos o más variedades de un átomo que tienen el mismo
número atómico, constituyendo por tanto el mismo elemento, pero
que difieren en su número másico. Puesto que el número atómico es
equivalente al número de protones en el núcleo, y el número másico
es la suma total de protones y neutrones en el núcleo, los isótopos
del mismo elemento sólo difieren entre ellos en el número de
neutrones que contienen.
Radiaciones Ionizantes
Son radiaciones con energía necesaria para arrancar electrones de
los átomos. Cuando un átomo queda con un exceso de carga
eléctrica, ya sea positiva o negativa, se dice que se ha convertido en
un ión (positivo o negativo). Son radiaciones ionizantes los rayos X,
las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de neutrones. La
radiación cósmica (proveniente del Sol y del espacio interestelar)
también es un tipo de radiación ionizante, pues está compuesta por
radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad de
energía. Es así como, los llamados rayos cósmicos blandos, se
componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones,
y la radiación cósmica primaria (que llega a las capas más altas de la
atmósfera) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la
radiación cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman
en ella átomos radiactivos (como el Tritio y el Carbono-14) y se
producen partículas alfa, neutrones o protones. Las radiaciones
ionizantes pueden provocar reacciones y cambios químicos con el
material con el cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de
romper los enlaces químicos de las moléculas o generar cambios
genéticos en células reproductoras.
RADIACIONES NO IONIZANTES
Son aquellas que no son capaces de producir iones al
interactuar con los átomos de un material.
Las radiaciones no ionizantes se pueden clasificar en dos
grandes grupos: los campos electromagnéticos y las radiaciones
ópticas.
Dentro de los campos electromagnéticos se pueden distinguir
aquellos generados por las líneas de corriente eléctrica o por
campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de
radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus
transmisiones, y las microondas utilizadas en electrodomésticos
y en el área de las telecomunicaciones.
Entre las radiaciones ópticas se pueden mencionar los rayos
láser, los rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación
ultravioleta. Estas radiaciones pueden provocar calor, y ciertos
efectos fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo humano.
FISION
Es una reacción nuclear que tiene lugar por la rotura de un núcleo
pesado al ser bombardeado por neutrones de cierta velocidad. A raíz
de esta división el núcleo se separa en dos fragmentos acompañado
de una emisión de radiación, liberación de 2 ó 3 nuevos neutrones y
de una gran cantidad de energía (200 MeV) que se transforma
finalmente en calor.
Los neutrones que escapan de la fisión, al bajar su energía cinética,
se encuentran en condiciones de fisionar otros núcleos pesados,
produciendo una Reacción Nuclear en Cadena. Cabe señalar, que los
núcleos atómicos utilizados son de Uranio - 235.
El proceso de la fisión permite el funcionamiento de los Reactores
Nucleares que actualmente operan en el mundo.
FUSION
Es un proceso según el cual se unen núcleos ligeros o
intermedios (a temperaturas extremadamente altas) para formar
núcleos más pesados, obteniéndose energía.
La fusión de un núcleo de deuterio, 2H con un núcleo de tritio,
3H, da lugar a la formación de un núcleo de helio-4, He,
además de un neutrón y una energía de 17,6 MeV, que se
desprende en forma de calor. Ésta es una de las reacciones
mediante las que el Sol produce energía. La ecuación que
describe el proceso es la siguiente.
2H + 3H Ù 4He + 1n + 17,6 MeV
Que Es Un Reactor Nuclear?
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Es una instalación física donde se produce, mantiene y
controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en
un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que
permita asegurar la normal producción de energía
generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores
pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin
embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.
El primer reactor construido en el mundo fue operado en
1942, en dependencias de la Universidad de Chicago
(USA), bajo la atenta dirección del famoso investigador
Enrico Fermi. De ahí el nombre de "Pila de Fermi", como
posteriormente se denominó a este reactor. Su estructura
y composición eran básicas si se le compara con los
reactores actuales existentes en el mundo, basando su
confinamiento y seguridad en sólidas paredes de ladrillos
de grafito.
ELEMENTOS DE UN REACTOR
1. Núcleo.
2. Barras de control.
3. Generador de vapor.
4. Presionador.
5. Vasija.
6. Turbina.
7. Alternador.
8. Condensador.
9. Agua de refrigeración.
10. Agua de refrigeración.
11. Contención de hormigón.
RESIDUOS
NUCLEARES
1.- Capa filtrante
2.- Escollera
3.- Arena y grava
4.- Arcilla,
impermeable
5.- Cobertura
• Los combustibles peligrosos empleados en los reactores nucleares presentan
problemas para su manejo, sobre todo en el caso de los combustibles
agotados, que deben ser almacenados o eliminados de alguna forma.
• Las opciones que tenemos son las siguientes: o bien son procesados para
extraer la parte radiactiva y fisionable o deshacerse de esos residuos.
• El reciclaje se realiza principalmente rescatando el plutonio que queda para
ser utilizados como combustible en reactores de fisión. Si no se reciclan, hay
que decidir dónde ponerlos para que permanezcan allí hasta no ser nocivos o
hasta desarrollar una tecnología de reciclado.
• Algunos países optaron por enterrarlos debajo de las capas graníticas, otros en
minas abandonadas, otros es bloques de cemento, o al aire libre. Cada uno de
éstos métodos tiene un tipo especial de impacto ambiental así que se deberán
evaluar las modificaciones que se produzcan en ese ambiente.
BOMBA ATOMICA
Cuando una bomba atómica explota, la bola de fuego provoca
ondas de choque y de calor que destruyen las construcciones
en las proximidades de la explosión. En su ascenso, la bola de
fuego aspira los restos y forma una nube en forma de hongo.
Los daños pueden extenderse sobre áreas enormes. Por
ejemplo el radio de deterioro extremo puede ser de unos 18
kilómetros para una explosión de 10 megatones. Los residuos
radiactivos pueden dispersarse por todo el mundo a través de
los procesos atmosféricos.
ATUCHA
Central nuclear de la Republica Argentina
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
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Microsoft Encarta 2003
www.greempeace.com.ar
Imágenes buscadas en www.google.com
www.monografías.com
Información encontrada el distintas páginas confiables de Internet.
Enciclopedia Temática “CONSULTORA” 1992