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Radiactividad (página 2)




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Se comprobó que la radiación puede ser de tres clases diferentes:

  • Radiación alfa: Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (núcleos de helio). 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 se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnéticos. Es más penetrante aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto 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 penetrante de radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo u hormigón para detenerlos.

Las leyes de desintegración radiactiva, descritas por Soddy y Fajans, son:

  • Cuando un átomo radiactivo emite una partícula alfa, la masa del átomo (A) resultante disminuye en 4 unidades y el número atómico (Z) en 2.

  • Cuando un átomo radiactivo emite una partícula beta, el número atómico (Z) aumenta o disminuye en una unidad y la masa atómica (A) se mantiene constante.

  • Cuando un núcleo excitado emite radiación gamma no varía ni su masa ni su número atómico, solo pierde una cantidad de energía h? (donde "h" es la constante de Planck y "?" es la frecuencia de la radiación emitida).

Las dos primeras leyes indican que cuando un átomo emite una radiación alfa o beta se transforma en otro átomo de un elemento diferente. Este nuevo elemento puede ser radiactivo, transformándose en otro, y así sucesivamente, dando lugar a las llamadas series radiactivas.

Causa de la radiactividad

En general son radiactivas las sustancias que no presentan un balance correcto entre protones o neutrones, tal como muestra el gráfico al inicio del artículo. Cuando el número de neutrones es excesivo o demasiado pequeño respecto al número de protones se hace más difícil que la fuerza nuclear fuerte debida al efecto del intercambio de piones pueda mantenerlos unidos.

. Eventualmente el desequilibrio se corrige mediante la liberación del exceso de neutrones o protones, en forma de partículas a que son realmente núcleos de Helio, partículas ÃY que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad mencionados:

  • Radiación a, que aligera los núcleos atómicos en 4 unidades másicas, y cambia el número atómico en dos unidades.

  • Radiación ÃY, que 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 (positiva o negativa, según la partícula emitida sea un electrón o un positrón).

La radiación por su parte se debe a que el núcleo pasa de un estado excitado de mayor energía a otro de menor energía, que puede seguir siendo inestable y dar lugar a la emisión de más radiación de tipo a, ÃY o ?. La radiación ? es por tanto un tipo de radiación electromagnética muy penetrante ya que tiene una alta energía por fotón emitido.

Símbolo

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Símbolo utilizado tradicionalmente para indicar la presencia de radiactividad.

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Nuevo símbolo de advertencia de radiactividad adoptado por la ISO en 2007 para fuentes que puedan resultar peligrosas. Estandard ISO #21482

El 15 de marzo de 1994, la Agencia Internacional de la Energía Atómica dio a conocer un nuevo símbolo de advertencia de radiactividad con validez internacional. La imagen fue probada en 11 países.

Periodo de semi desintegración radiactiva

La desintegración radiactiva sigue una ley de decaimiento exponencial:

N(t) = N0e - ?t

donde

  • N(t) es el número de radionúclidos existentes en un instante de tiempo t.

  • N0 es el número de radionúclidos existentes en el instante inicial t = 0.

  • ?, llamada constante de desintegración radiactiva, es la probabilidad de desintegración por unidad de tiempo. A partir de la definición de actividad (ver Velocidad de desintegración) es inmediato ver que la constante de desintegración es el cociente entre el número de desintegraciones por segundo y el número de átomos radiactivos ().

Es igual a la inversa de la constante de desintegración radiactiva ().

Al tiempo que transcurre hasta que la cantidad de núcleos radiactivos de un isótopo radiactivo se reduzca a la mitad de la cantidad inicial, se lo llama periodo de semidesintegración, período, semiperiodo o semivida

(no confundir con vida media) (). Al fin de cada período la radiactividad se reduce a la mitad de la radiactividad inicial. Cada radioisótopo tiene un semiperiodo característico, en general diferente del de otros isótopos.

Ejemplos:

Isótopo

Periodo

Emisión

Uranio-238

4510 millones de años

Alfa

Carbono-14

5730 años

Beta

Cobalto-60

5,271 años

Gamma

Radón-222

3,82 días

Alfa

Velocidad de desintegración

La velocidad de desintegración o actividad radiactiva se mide en Bq, en el SI. Un becquerel vale 1 desintegración por segundo. También existen otras unidades como el rutherford, que equivale a 106 desintegraciones por segundo, o el curio, Ci, que equivale idénticamente a 3,7·1010 desintegraciones por segundo (unidad basada en la actividad de 1 g de 226Ra que es cercana a esa cantidad).

La velocidad de desintegración es la tasa de variación del número de núcleos radiactivos por unidad de tiempo:

Dada la ley de desintegración radiactiva que sigue N(t) (ver Periodo de demidesintegración) es inmediato ver que:

donde:

  • es la actividad radiactiva en el instante

  • es la actividad radiactiva inicial (cuando

  • es la base de los logaritmos neperianos

  • es el tiempo transcurrido

  • es la constante de desintegración radiactiva, que es propia de cada radioisótopo

La actividad también puede expresarse en términos del número de núcleos a partir de su propia definición. En efecto:

Ley de la radiosensibilidad

La ley de la radiosensibilidad (también conocida como 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. Como ejemplo, tenemos:

  • Tejidos altamente radiosensibles: epitelio intestinal, órganos reproductivos (ovarios, testículos), médula ósea, gláundula tiroides.

  • Tejidos medianamente radiosensibles: tejido conectivo.

  • Tejidos poco radiosensibles: neuronas, hueso

Riesgos para la salud

El riesgo para la salud no sólo depende de la intensidad de la radiación y la duración de la exposición, sino también del tipo de tejido afectado y de su capacidad de absorción, por ejemplo, los órganos reproductores son 20 veces más sensibles que la piel.

Dosis aceptable de irradiación

Hasta cierto punto, las radiaciones naturales (emitidas por el medio ambiente) son inofensivas. El promedio de tasa de dosis equivalente medida a nivel del mar es de 0,00012 mSv/h (0,012 mrem/h).

La dosis efectiva (suma de las dosis recibida desde el exterior del cuerpo y desde su interior) que se considera que empieza a producir efectos en el organismo de forma detectable es de 100 mSv (10 rem) en un periodo de 1 año.[1]

Los métodos de reducción de la dosis son: 1) Reducción del tiempo de exposición, 2) aumento del blindaje y 3) aumento de la distancia a la fuente radiante.

A modo de ejemplo, se muestran las tasas de dosis en la actualidad utilizadas en una central nuclear para establecer los límites de permanencia en cada zona, el personal que puede acceder a ellas y su señalización:

Ejemplos de isótopos radiactivos naturales

  • Uranio 235U y 238U

  • Torio 234Th y 232Th

  • Radio 226Ra y 228Ra

  • Carbono 14C

  • Tritio 3H

  • Radón 222Rn

  • Potasio 40K

  • Polonio 210Po

Ejemplos de isótopos radiactivos artificiales

  • Plutonio 239Pu y 241Pu

  • Curio 242Cm y 244Cm

  • Americio 241Am

  • Cesio 134Cs, 135Cs y 137Cs

  • Yodo 129I, 131I y 133I

  • Antimonio 125Sb

  • Rutenio 106Ru

  • Estroncio 90Sr

  • Criptón 85Kr y 89Kr

  • Selenio 75Se

  • Cobalto 60Co

  • Cloro 36Cl

"La radiactividad emitida por una muestra radiactiva desaparecerá cuando todos sus átomos, por emisión de estas radiaciones, se hayan trasformado en otros estables".

El tiempo que un átomo radiactivo tarda en llegar a ser estable es diferente en cada uno, en unos como el uranio se necesitan miles de millones de años, mientras que otros tienen una vida media de unas horas. Llamamos Vida media o Periodo de semidesintegración al tiempo necesario para que la radiactividad del radionucleido disminuya a la mitad. Todos los isótopos radiactivos que se formaron en el Big-Bang han ido decayendo en su radiactividad a lo largo del tiempo, los de vida corta han llegado con forma estable a nuestros días, pero aquellos con una vida media superior a la edad de la tierra ( 5.000 millones de años)   se mantienen aún radiactivos y son la causa principal de la radiactividad natural.

U -238 = 4.47 x 109 años.

U-235= 7.1 x 108 años.

Th-232 = 232 x 108 años.

Estos radionucleidos primordiales son los cabezas de las series radiactivas y hasta 1934 todos los isótopos que se utilizaban eran miembros de estas series.

A la serie del U-238, pertenece el Ra-226 , el primer isótopo natural aislado por Madame Curie, que recibió por ello el premio  Nobel en 1903,  con  éste  se inició el tratamiento de tumores cancerosos (Radioterapia).

Todos los isótopos hijos del uranio son sólidos y cuando se forman en los depósitos uraníferos, el mismo terreno actúa de blindaje natural, excepto con el Radón, único isótopo gaseoso de la serie, que precisamente por su naturaleza gaseosa, se escapa al medio ambiente y es por esto el principal causante de la radiactividad ambiental.

 

 

 

 

 

Autor:

Gregorio


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