H + H ? He
He + He ? He + 2 H
H + H ? H + ?
Como las reacciones de fusión sólo se llevan a cabo a muy altas temperaturas se les conoce como reacciones termonucleares.
ACELERADORES DE PARTICULAS
Acelerador P E
Ciclotron Lawrence-Livingston Protón 1,2 MeV
Generador Cockcroft – Walton Protón 0,5
Betatron Kerst Electrón 20
Linac Stanford Mark II Electrón 35
Acelerador Lineal Stanford Electrón 20
Sincrotron de Electrones Electrón 10 GeV
Sincotron de Protones Protón 500
En los aceleradores de partículas más antiguos se usaba un Generador de Cockcroft-Walton para la multiplicación del voltaje. Esta pieza del acelerador ayudó al desarrollo de la bomba atómica. Construido en 1937 por Philips de Eindhoven , se encuentra actualmente en el museo de ciencias naturales de Londres (Inglaterra).
Imagen aérea del Fermilab (Chicago), uno de los aceleradores más grandes del mundo.
Sala de control del Ciclotrón
Ciclotrón
REACTORES NUCLEARES
-Reactores de Fisión
Una aplicación pacífica de la fisión nuclear pero que causa gran controversia, es la generación de electricidad utilizando calor de una reacción en cadena, controlada en un reactor nuclear.
Centro nuclear de Huarangal(PERU)
Huarangal, Perú, cerca de Lima. En este centro atómico del Instituto Nuclear del Perú (INPE) la construcción más notable es el reactor nuclear RP10.
-Reactores de Fusión
No existen. El problema básico es encontrar una forma de mantener los núcleos juntos el tiempo suficiente, y la temperatura apropiada para que ocurra la fusión.
BALANCE DE MATERIA – ENERGIA
De acuerdo con la relación de equivalencia masa – energía de Einsten (E = mc2), se puede calcular la energía liberada de la siguiente forma:
?E = Energía de los productos – Energía de los
reactivos
?m = Masa de los productos – Masa de los
reactivos
?E = (?m) c2
El cambio de energía calculado a partir del defecto de masa de un núcleo se llama energía de enlace del núcleo (energía requerida para descomponer el núcleo en protones y neutrones individuales ).
Energía de enlace nuclear
Energía de enlace nuclear =
por nucleón Número de nucleones
Sub
Energía de enlace por nucleón para el núcleo de fluor-19.
?E = ? mc2
? m = (9 x masa p + 10 x masa n ) – masa 19F
? m (uma) = (9×1,007825 + 10×1,008665 ) – 18,9984
? m = 0,1587 uma 1 uma = 1,49 x 10-10 J
? E = 2,37 x 10-11J c = 3 x 108 m/s
energía de enlace por nucleón =
energía de enlace
número de nucleones
(Gp:) =
(Gp:) 2,37 x 10-11 J
(Gp:) 19 nucleones
= 1,25 x 10-12 J
El núcleo más estable es el hierro-56 al que corresponde una energía de enlace de 8,8 MeV/nucleón. Las mayores energías de enlace por nucleón se presentan para números másicos comprendidos entre 40 y 100 aproximadamente.
PELIGROS DE LA RADIACIÓN
Forman radicales libres. Así la formación de un único radical libre puede iniciar un gran número de reacciones químicas, que finalmente pueden interrumpir las funciones normales de las células.
Partículas Peligrosas.- Rayos ?, ?, X,; poseen energía, muy superiores a las energías de enlace ordinarias y a las de ionización.
EFECTOS BIOLÓGICOS
-Daño somático.- Afecta al organismo en sí y le provoca enfermedad o muerte.
-Daño genético.- Afecta a la descendencia porque daña los genes y los cromosomas, el material reproductor del organismo.
UNIDADES DE MEDIDA DE LA RADIACION
-Curie (Ci)
– Rad (Dosis de radiación absorbida)
-Número de REMS(Equivalente ROENTGEN para el hombre)
RBE (Eficacia biológica radiactiva)
RBE (rayos ?) = 10
RBE (rayos ?) = RBE ( rayos ) = 1
Rad = 1x 10-2 J/kg de material irradiado
Curie (Ci) = 3,7 x 1010 desintegraciones nucleares por segundo
Número de REMS = (Número de Rad) (RBE)
APLICACIONES
–Agricultura.- Radiación gama del Co 6O u otras fuentes para desarrollar granos resistentes a las enfermedades, o altamente productivos.
-Trazadores isotópicos.- Los compuestos que contienen un radionúclido se dice que son trazadores o señaladores.
Determinación del mecanismo mediante el cual el CO2 se fija en forma de carbohidrato (C6 H12 O6) durante la fotosíntesis.
48h?
6 CO2 + 6 H2O C6 H12 O6 + 6 O2
Celdas de Producción de Radioisótopos
–Control de Plagas.- Para controlar y en algunas zonas eliminar el gusano barrenador.
-Diagnóstico.- Diagnóstico médico.
Eficiencia cardiaca, función tiroidea, etc.
-Radioterapia y Quimioterapia.- Se emplea el radio en el tratamiento del cáncer.
-Fechado.- Se basa en la velocidad de decaimiento del C14.
Cinética del Decaimiento Radiactivo:
K = cte de velocidad de 1er orden
N= # de núcleos radiactivos presentes en el
tiempo t
Velocidad de decaimiento = KN
en el tiempo t
Probabilidad de desintegración = – dN
N
K = -1 dN = cte de desinteg
N dt
Actividad = – dN desinteg/seg
dt
Actividad = KN desinteg/seg
Si existen No núcleos en el tiempo t = o
dN = – k dt
N
ln N = – kt
No
N = No e-kt
A = Ao e-kt
Actividad = KN
Vida media : t ½
Tiempo requerido para que la concentración de uno de los reactivos disminuya a la mitad de su valor inicial.
Cuando t = t½ , N = 1 No
2
en N = No e-kt
1 No = No e-kt , 1 = e-k t½
2 2
-ln 2 = -kt½
t ½ = ln2
k
t ½ = 0,693
k
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