RADIACIONES IONIZANTES

RADIACIONESIONIZANTESBrom. Grigor S. Ivana

1. RADIACIÓNELECTROMAGNÉTICA -ESPECTRO

RADIACIÓN IONIZANTELa radiación es una manifestaciónde energía en movimiento.• Cuando interacciona con losátomos de un medio, provocaprimero la EXCITACIÓN de suselectrones.• En algunos casos, si la excitaciónes muy intensa, puede ocurrir laexpulsión de electrones dejandovacancias o huecos en el átomo. Aeste proceso se le conoce comoIONIZACIÓN, y a la radiación quelo provoca, radiación ionizante.

2. CLASIFICACIÓN – Según su PODERIONIZANTERADIACIONESIONIZANTESRADIACIONES NOIONIZANTES• R X• R γ• PARTÍCULAS- α- β- neutrones• UV• Ondas de Radio• Microondas• IR• Luz visible

FUENTES DE RADIACIONESIONIZANTES

FUENTES DE RADIACIONESIONIZANTES

2. CLASIFICACIÓN - Según la FUENTEDE RADIACION IONIZANTERADIACIONESNATURALES:• RADIACIÓNTERRESTRE• RADIACIÓN CÓSMICA• RADIACTIVIDAD DELCUERPO HUMANORADIACIONESARTIFICIALES• MEDICINA (Radiología yRadioterapia)• INDUSTRIA• INVESTIGACIÓN(reactores oaceleradores nucleares)• Usos bélicos

RADIACIONES NATURALES1) TERRESTRES:Es radiación que provienede algunos minerales .• Rocas y suelo (Uranio,Plutonio, Torio)• Materiales de construcción( 49 K)• Alimentos ( 24 Na – 238 U)• Aire ( 222 Rn – 14 C)

2) Radiación Extraterrestre:RADIACIÓN CÓSMICA• Sobre la tierra inciden unflujo de partículas queviajan a velocidadcercanas a la luz (rayoscósmicos) queinteractúan con laatmósfera,produciéndoseelementos como O2, N2,Ar y 14 C

3) RADIACTIVIDAD DEL CUERPOHUMANO• El cuerpo contienepequeñascantidades de 14 Cy 49 K

Exposicion a las Radiaciones Ionizantes22%9% 1% interna natural)radiacion gammaradon (fuenteterrestre37%rayos cosmicosexposicion medica14%17%comida y aguaotras fuentesartificiales

3. ESTRUCTURA ATOMICAMATERIA estaconstituida porpartículas pequeñasdenominadas átomoATOMO consiste:‣ NÚCLEO (esta cc la E)( p+ y n )‣ ORBITAS( e- )

3. ESTRUCTURA ATOMICA• Los núcleos son por consiguiente positivos• Los átomos normalmente soneléctricamente neutros ( e- = p+ )• Si por algún proceso físico un e - se separade su átomo correspondiente, se dice quesucede una ionización.• El átomo resultante, ahora con una carganeta positiva, se llama ion positivo, o átomoionizado.• Cuando sucede una ionización de capainterna, como la K, queda un espacio vacanteen la capa. El átomo tiene la tendenciaentonces a llenar esta vacancia con unelectrón de una capa externa. Al sucederesto, hay una emisión de radiaciónelectromagnética (luz visible, rayosultravioleta, o rayos X).

CONCEPTOS: Z y A• Número atómico (Z)Numero de cargas positivas en un átomo(nº de p+)Cada elemento tiene un Z característico• Número másico (A)Suma de p+ y nComo la masa de los e- , es despreciableel A es aproximadamente igual a su pesoatómico

CONCEPTOS: ISÓTPOS(igual posición o lugar en la tabla periódica)Átomos que presentan el mismo Z perodistinto ≠A= Z ≠ AVarían en su número de neutrones• Ejemplo:1H 12H 13H 1Hidrogeno Deuterio Titrio

ISOTOPOS DEL Hidrógeno• El hidrógeno puedetener cero, uno, odos neutrones.(hidrógeno, deuterio ytritio)• Todos ellos sonhidrógeno, por ser deZ = 1, pero lasvariantes según N, elnúmero de neutrones,se llaman isótoposdel hidrógeno.

4) CONCEPTOS: NUCLEÍDO• Se llama nucleido al conjunto de núcleoscaracterizados por los números Z y A.• Para identificar a estos núcleos, se usa lasiguiente notación:• En donde X representa el símbolo químico(H, He, Li, etc.). Al indicar A y Z, quedadefinido N = A- Z.• En esta notación, los isótopos del hidrógenoson 1 H, 2 H y 3 H.

Clasificación de NUCLEÍDOS ESTABLES (265)Su estructura no cambia con el tiempo INESTABLES (1235)Se desintegran con el tiempo hastatransformase en nucleidos estables. Selos denomina radionucleidos

Estabilidad atómicaNUCLEOExisten fuerzas de repulsión y de atracción entre los nucleones:• Fuerzas electrostáticas(repulsión) entre protones por poseer lamisma carga (p-p)• Fuerza nuclear (atracción) son de de gran intensidad de cortoalcance, vencen a las fuerzas de repulsión electrostática entrelos protones, permitiendo mantener el núcleo unido (p-n , n-n)CORTEZAPara que los e- se mantengan en orbita unidos al núcleo deberíaexistir un balance entre las siguientes fuerzas:• Fuerzas electroestáticas (atractivas) mantiene a los electronesunidos a su respectivo núcleo, es la atracción entre p+ y e-• Fuerza centrifuga: es la que empuja a los e- lejos del núcleo

Estabilidad nuclear- Factores de los que depende -1. La estabilidad de cualquier núcleo depende de la diferencia entrelas fuerzas de repulsión electroestática y atracción de corto alcance.• f atracción > f repulsión → núcleo estable• f atracción < f repulsión → núcleo inestable (se desintegrará)2. Si existe un desequilibrio entre p+ y n°, el núcleo tiende alequilibrio transformándose de manera espontánea en otro núcleo.• Z < 20 → núcleos estables• 20 < Z < 83 → núcleos menos estables• Z > 83 → núcleos inestables (radiactivos naturales)3. Los núcleos que contienen:• NÚMERO PAR de p+ y n°→ mas estables• NÚMERO IMPAR de p+ y n° → generalmente son radiactivos

5) RADIACTIVIDAD: es la emision departiculas o fotones por nucleos inestablesLos Radio nucleídos tienden a modificar la estructuradel núcleo espontáneamente, para convertirse enelementos mas estables. En este proceso puedenliberar: MATERIA ( emisión de partículas: α , β) ENERGÍA ( emisión de rayos gamma )A este proceso donde se desintegra laestructura nuclear se le denominadesintegración o decaimientoradiactivo

6) Desintegración radiactivaTIPOS DEDESINTEGRACIONES:•Radiacióndirecta: consta departículas cargadas αy β•RadiaciónindirectaProducida porpartículas sin carga,fotones(RX, Rγ y neutrones)

Tipos de desintegracionesradiactivas

6.1) Desintegración α• La partícula alfa esta compuesta por 2 p+ 2 nestrechamente unidos• Se la representa:4α 22+(cargada positivamente)A xZ4α 22++ A-4 Y z-2Decaimientopuede llevar añosPOR CADA PARTICULA ALFA EMITIDA EL NUCLEO PIERDE 4 UNIDADEsDE MASA!!!

Ejemplo de desintegraciones alfa53545556IXeCsBa85868788AtRnFrRa117226Ra 88 →222Rn 86 + ( 4 α 2 ) 2+

PROPIEDADES:Desintegración α• ↓ poder penetrante (no pueden atravesarla piel)• Recorren en el aire distancia muypequeñas ( 5cm)• Se detiene mediante una hoja de papel• ↑ poder ionizante ( al atravesar la materiainteracciona con los e- , transformándoseen átomo de Helio)

6.2) Desintegración β• Es un electrón o positrón muyenergético• Las sustancias radiactivas naturalesson las emisoras de particulas β -(negatrones) mientras que lassustancias radiactivas artificiales sonemisoras de partículas β+ (positrones)

Se produce una emisión β – cuando:‣ Neutrones → p+ + β-+ ν (antineutrino)‣ A x Z β - + A Y z+2 + νSe produce una emision β + cuando:‣p+ → n + β ++ ν (neutrino)‣ A X Z → β + + A Y Z - 1 + νPor cada partícula beta emitida se reduce oaumenta una unidad en el Z!!!!!

Ejemplos de desintegración beta5B6C7N8O13Al14Si15P16S14C 6 →14B 5 + β + + ζ14C 6 →14N 7 + β - + ζ

PROPIEDADESDesintegración β• Poder penetrante intermedio, mayor quela partículas alfa• Viaja varios metros en el aire, soloatraviesan la epidermis, cuando llevanenergías 70keV de energia como minimo• Se detiene por unos pocos cm de maderao una hoja delgada de metal• Moderadamente ionizantes

6.3) Desintegración gamma γ• Emitida por un núcleo que experimentauna transición de un estado de mayor aotro de menor energía. Mayormente seemiten después de una desintegraciónalfa o beta• No modifica ni su número másico niatómico• A x Zγ + A x z

Desintegraciones gammaPROPIEDADES:• Altamente penetrantes (atraviesan la piely otras sustancias orgánicas)• Recorren cientos de metros en le aire• Son detenidos por una gruesa pared deplomo o cemento• Escasamente ionizantes

A MODO DE RESUMEN

Ley de decaimientoradiactivo• Las desintegraciones radiactivas sonprocesos espontáneos y aleatorios, por loque se rigen por leyes estadísticas• NO se podrá predecir el tiempo quetardará en desintegrarse UN SOLO nucleoradiactivo• SI se podrá predecir cómo se comportaráUNA MUESTRA de muchos núcleosradiactivos

Ley de decaimiento radiactivo• En una muestra radiactiva, la cantidad de núcleosva a ir DISMINUYENDO con el tiempo debido a quevan desintegrándose y transformándose en núcleosde un elemento distinto.• En una muestra donde inicialmente existen N o denúcleos radiactivos, para poder determinar elnúmero de núcleos que quedan sin desintegrarse N,después de transcurrido un tiempo t se utiliza lasiguiente expresión:N = N o . e –λ.t

Ley de decaimiento radiactivo• La velocidad con quedichas transformacionesocurren se denominaACTIVIDAD (A) que es laemisión de radiación enfunción del tiempo.• La actividad radiactiva eses proporcional al N ypodemos expresarlaanálogamente como:A = A o . e –λ.t

A = A o . e –λ.tA: actividad dedesintegración (rapidez)Se mide en SI en Bequerel:o en Curie:1Bq : 1 (d.p.s)1Ci : 3,7 . 10 10 d.p.sAo: actividad inicial de mimuestra en tiempo ceroλ: Constante de desintegraciónpropia de cada radionúclido(probabilidad de que haya unaemisión en un lapso de tiempo)λ = ln 2 / T 1/2λ = 0,693/ T 1/2T 1/2 : periodo desemidesintegración o tiempomedio (tiempo que tarda enreducirse su Actividad inicial a lamitad)Se mide e s, h, días , millones de añoso

La actividad decrece en formaexponencial al tiempo

Ejemplo• Suponga que una fuente deCobalto radiactivo tiene unaActividad inicial 20mCi (λ :0,132; T1/2: 5,26 años)a) Que actividad tendrá cuandopasen 3 años?Ao: 20 mCi• A = 20 mCi . e (-0,132 . 3 años)• A = 13,46 mCib) Que actividad tendrá cuandopasen 5,26 años?• La mitad 10 mCi• A = 20 mCi . e (-0,132 . 5,26 años)• A = 9,98 mCi

Esquemas de decaimiento

Entrará todo esto enel final?Gracias por la paciencia yatención!!!Fin.