Radiactividad (página 2)

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

Símbolo utilizado tradicionalmente
para indicar la presencia de radiactividad.

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:

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