Fenómenos Nucleares
Existen tres tipos de radiación:
Existen tres tipos de radiación:
(ionizantes)
(ionizantes)
Alfa: es la emisión de una
Alfa: es la emisión de una
partícula compuesta por
partícula compuesta por
un núcleo de helio. Las
un núcleo de helio. Las
partículas
partículas
α
α
son lentas y
son lentas y
tienen bajo poder de
tienen bajo poder de
penetración.
Emisión beta
Emisión beta
Son las transformaciones dentro del
Son las transformaciones dentro del
núcleo
núcleo
,
,
tienen un
tienen un
poder de penetración medio (6 mm ) y viajan a 1/10 de
poder de penetración medio (6 mm ) y viajan a 1/10 de
Be
Be
ta -: el núcleo
ta -: el núcleo
se transforma de
se transforma de
neutrón a
neutrón a
protón
protón
por la liberación
por la liberación
de un electrón
Beta +: se
Beta +: se
transforma de
transforma de
protón a neutrón
protón a neutrón
liberando un
liberando un
positrón (un
positrón (un
electrón con
electrón con
carga +) solo en
carga +) solo en
forma artificial
Emisiones gamma
Emisiones gamma
.
. Gamma: se libera una onda Gamma: se libera una onda electromagnética al cambiar
electromagnética al cambiar
un
un
electrón de nivel
electrón de nivel. . Los rayos Los rayos γγ viajan a la velocidad de la luz,
viajan a la velocidad de la luz,
son energía pura y son
son energía pura y son
extremadamente peligrosos.
extremadamente peligrosos.
Estos
Estos
pueden ser detenidos por
pueden ser detenidos por
murallas de concreto (82 cms
murallas de concreto (82 cms
aprox.) o paredes de plomo de un
aprox.) o paredes de plomo de un
gran grosor (47 cms aprox.)
Radiaciones ionizantes
Radiaciones ionizantes
Se dice que una radiación es ionizante cuando posee la energía
Se dice que una radiación es ionizante cuando posee la energía
necesaria
necesaria para arrancar uno o varios electrones a los átomos o a laspara arrancar uno o varios electrones a los átomos o a las moléculas del
moléculas del mmeedio irradiado. Es el caso de las radiaciones dio irradiado. Es el caso de las radiaciones y y yy
también de las
también de las radiaciones electromagnéticas como son los rayos radiaciones electromagnéticas como son los rayos , los, los
rayos X y
rayos X y determinados rayos ultravioletas. No son en cambio ionizantesdeterminados rayos ultravioletas. No son en cambio ionizantes en la
en la práctica la luz visible, la infrarroja, las microondas ni las ondaspráctica la luz visible, la infrarroja, las microondas ni las ondas radio.
Serie radiactiva
Serie radiactiva
Los núcleos radiactivos
Los núcleos radiactivos
pueden sufrir varias
pueden sufrir varias
desintegraciones en
desintegraciones en
sucesivas etapas, hasta
sucesivas etapas, hasta
lograr un núcleo estable.
lograr un núcleo estable.
Los procesos de
Los procesos de
desintegración nuclear
desintegración nuclear
Vida media de los elementos radiactivos
Vida media de los elementos radiactivos
Velocidad en que ocurren las desintegraciones nucleares.
Velocidad en que ocurren las desintegraciones nucleares.
Los núcleos radiactivos se desintegran en forma exponencial.
Los núcleos radiactivos se desintegran en forma exponencial.
Vida media de un elemento es el tiempo que necesita la mitad de
Vida media de un elemento es el tiempo que necesita la mitad de
los átomos de una determinada muestra en sufrir una
los átomos de una determinada muestra en sufrir una
desintegración nuclear.
desintegración nuclear.
Isótopo
Vida media
Desintegración
Uranio-238
4.500 millones de
años
Alfa
Energía nuclear
Energía nuclear
La energía nuclear es el tipo de energía mas poderosa
La energía nuclear es el tipo de energía mas poderosa
conocido
conocido hasta ahora por el hombre. Esta energía se puedehasta ahora por el hombre. Esta energía se puede obtener por
obtener por FUSIÓN O FISIÓN nuclear.FUSIÓN O FISIÓN nuclear. Todo comenzó conTodo comenzó con Einstein cuando descubrió su fórmula
Einstein cuando descubrió su fórmula E=mCE=mC² y según esta² y según esta
fórmula cuando se pierde masa, ésta se transforma en energía
fórmula cuando se pierde masa, ésta se transforma en energía..
La primera aplicación de
La primera aplicación de práctica fue la bomba atómica, en lapráctica fue la bomba atómica, en la cual se liberó cerca de 12 kilotones ( 12 ton. De TNT).
cual se liberó cerca de 12 kilotones ( 12 ton. De TNT).
Actualmente existen cerca de 450 reactores nucleares que
Actualmente existen cerca de 450 reactores nucleares que
generan el 16% de la energía mundial.
generan el 16% de la energía mundial. La energía nuclear,La energía nuclear, genera un tercio de la energía eléctrica que se produce en la
genera un tercio de la energía eléctrica que se produce en la
Unión Europea, evitando así, la emisión de 700 millones de
Unión Europea, evitando así, la emisión de 700 millones de
toneladas de CO
Estabilidad nuclear
Estabilidad nuclear
Todos sabemos que todos los núcleos atómicos (a
Todos sabemos que todos los núcleos atómicos (a
excepción del H
excepción del H
111
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) tienen protones y neutrones.
) tienen protones y neutrones.
Cuando la cantidad de estas partículas es alta el núcleo
Cuando la cantidad de estas partículas es alta el núcleo
se vuelve inestable y emite partículas o radiación
se vuelve inestable y emite partículas o radiación
espontáneamente, conocido como fenómeno de
espontáneamente, conocido como fenómeno de
radiación.
radiación.
La radiación también puede ser artificialmente por el
La radiación también puede ser artificialmente por el
bombardeo de neutrones u otras partículas produciendo
bombardeo de neutrones u otras partículas produciendo
cambios en el núcleo, conocido como transmutación
cambios en el núcleo, conocido como transmutación
Fisión nuclear
Fisión nuclear
Es cuando un núcleo pesado (P.A. >200) se divide
Es cuando un núcleo pesado (P.A. >200) se divide
para formar núcleos mas pequeños, mas estables y de
para formar núcleos mas pequeños, mas estables y de
masa intermedia liberando además uno o mas
masa intermedia liberando además uno o mas
neutrones.
neutrones.
Este proceso libera una gran cantidad de energía. La
Este proceso libera una gran cantidad de energía. La
primera reacción estudiada fue la del Uranio-235
primera reacción estudiada fue la del Uranio-235
Es el utilizado actualmente en las centrales nucleares. Cuando un átomo pesado (como por ejemplo el Uranio o el Plutonio) se divide o rompe en dos átomos más ligeros, la suma de las masas de estos últimos átomos obtenidos, más la de los neutrones
desprendidos es menor que la masa del átomo original, luego se verifica la fórmula de Albert Einstein E=MC2, con lo que se desprende Energía.
Para romper un átomo, se emplea un neutrón (ya que es neutro eléctricamente, y no es desviado de su trayectoria), que se lanza contra el átomo a romper, por ejemplo, Uranio. Al chocar el neu-trón, el átomo de Uranio-235 se convierte en Uranio-236 durante un brevísimo espacio de tiempo, pues tiene un neutrón más que es el que ha chocado con él, siendo este último átomo sumamente inestable, dividiéndose en dos átomos diferentes y más ligeros que el Uranio-236 (por ejemplo Kriptón y Bario; o Xenón y Estroncio), desprendiendo 2 ó 3 neutrones (los neutrones desprendi-dos, dependen de los átomos obtenidesprendi-dos, nosotros tomamos como ejemplo 3 neutrones, pero puede que solo se desprendan 2. En caso de obtener Bario y Kriptón, se desprenden 3 neutrones;
mientras que si se obtiene Xenón y estroncio, solo se liberan 2 neutrones), y liberando energía. Estos 3 neutrones, vuelven a chocar con otros 3 átomos de Uranio-235, liberando en total 9 neutrones, energía y otros dos átomos más ligeros, y así sucesivamente, generando
de esta forma una reacción en cadena.
En las centrales nucleares, el proceso que se controla es el final, ya que en ellas, se genera energía de forma lenta, pues de lo contrario el reactor se convertiría en una bomba atómica, debido a que la mayor parte de la energía se libera al final, como hemos expuesto anteriormen-te. El proceso básico es el siguiente:
Las barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235 se introducen en el reactor, y comienza un proceso de fisión.
En el proceso, se desprende energía en forma de calor. Este calor, calienta unas tuberías de
agua, y esta se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas, haciéndolas girar. Estas a su vez, giran un generador eléctrico de una determinada potencia, generando así electricidad, al igual que con una dínamo de bicicleta, solo que estas turbinas y el generador, son muy grandes.
Lógicamente, no se aprovecha toda la energía obtenida en la fisión, y se pierde parte de ella en calor, resistencia de los conductores, vaporización del agua, etc. Los neutrones son controlados para que no explote el reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y se disminuye el número de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuántas barras de control se introduzcan, se generará más o menos energía.
Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un neutrón por
reacción de fisión, controlando de esta forma el proceso de fisión. Si todas las barras de control son introducidas, se absorben todos los neutrones, con lo cual se pararía el reactor. El reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda las protecciones, convirtiéndose en una bomba atómica, incluso cuando este esté parado, ya que la radiación hace que el reactor
CENTRALES NUCLEARES
Fisión Nuclear
Fusión nuclear
Fusión nuclear
La fusión nuclear es la combinación de pequeños
La fusión nuclear es la combinación de pequeños
núcleos para formar otros mayores. Este
núcleos para formar otros mayores. Este
combinan para formar uno mas estable, se liberará una
combinan para formar uno mas estable, se liberará una
gran cantidad de energía apreciable
gran cantidad de energía apreciable
.
.
La reacción de
La reacción de
fusión se produce a una temperatura muy alta
fusión se produce a una temperatura muy alta
y p
y p
or
or
esta razón se dice que la fusión es una reacción
esta razón se dice que la fusión es una reacción
termonuclear. Tales reacciones se producen
termonuclear. Tales reacciones se producen
en las
en las
estrellas
estrellas
y ademas puede ser
y ademas puede ser
utilizada en la bomba H
utilizada en la bomba H
(bomba de hidrógeno)
FUSION NUCLEAR
FUSION NUCLEAR
La fusión nuclear, está actualmente en líneas de investigación, debido a que
Fusión nuclear
RADIACION NATURAL
Siempre ha existido, ya que procede de las materias existentes en todo el universo, y puede ser radiación visible (como por ejemplo la luz), o invisible (por ejemplo los rayos ultravioleta). Esta radiación, procede de las radiaciones cósmicas del espacio exterior (Sol y estrellas), pues ellos son gigantescos reactores nucleares, aunque lejanos; también proceden estas radiaciones de los elementos naturales radiactivos (uranio, torio, radio) que existen de forma natural en el aire, agua, alimentos, o el propio cuerpo humano (potasio, carbono-14). Esta radiación natural, es del orden del 88% de la radiación total recibida por el ser humano, clasificándose de la siguiente manera:
RADIACION ARTIFICIAL
Provienen de fuentes creadas por el hombre. Los televisores o los aparatos
utilizados para hacer radiografías médicas son las fuentes más comunes de las que recibimos radiación artificial. La generada en las centrales nucleares, pertenece a este grupo. El incremento de radiación que recibe una persona en un año como consecuencia del funcionamiento normal de una central nuclear, es de 1 milirem al año (1 REM = radiación de rayos gamma existenteen el aire por centímetro cúbico de aire), cantidad que es 100 veces más pequeño que la radiación natural que recibimos en España. La radiación artificial total recibida por el ser humano es del orden del 12% de todas las radiaciones recibidas. Se clasifica de la siguiente manera:
BOMBA ATOMICA
Prueba nuclear 61 Kilotones.
Lugar desconocido. 4 de Junio de 1.953
Próxima Clase
HISTORIA DE LA BOMBA ATOMICA
A. Diseño (el proyecto Manhattan) B. Detonación
B1. Hiroshima B2. Nagasaki
El mecanismo de la bomba: (U-235 ; U-238 y Plutonio) A. Altímetro
B. Detonación de presión de aire
C. Cabeza(s) detonante(s): Catalizador para producir una explosión mayor. D. Carga(s) explosiva(s): La mayor cantidad de uranio en el menor espacio. E. Emisor de neutrones: Es el U-238, no fisionable, devuelve los neutrones. F. Uranio y Plutonio
Detonante de la Bomba atómica
Desde que son manipulados para iniciar la detonación de tanto
bom-bas de uranio como de plutonio, los explosivos plásticos son los que
mejor van en esta situación.
Un buen explisivo es el Nitrato de Urea
Ingredientes: 1 taza de solución concentrada de ácido úrico
1/3 taza de ácido nítrico
4 contenedores de vidrio resistentes al calor
4 filtros (por ejemplo los de cafe)
HIROSHIMA Y NAGASAKI
Little boy, primera bomba
atómi-ca que se construyó, lanzada
sobre hiroshima el 6 de agosto
de 1945 a las 8.16 AM
Qué usos se le puede dar? ¿Como?
Qué usos se le puede dar? ¿Como?
Datación: Datación:
La naturaleza ofrece varios centenares de isótopos La naturaleza ofrece varios centenares de isótopos radioactivos
radioactivos que que tienen varias aplicaciones en la ciencia y entienen varias aplicaciones en la ciencia y en la medicina. Estos poseen un periodo de semidesintegración o la medicina. Estos poseen un periodo de semidesintegración o
tiempo de vida media, el cuál es el tiempo que tarda una tiempo de vida media, el cuál es el tiempo que tarda una
muestra radiactiva en reducirse a la mitad, pero es muestra radiactiva en reducirse a la mitad, pero es independiente de la cantidad de muestra radiactiva. Esto independiente de la cantidad de muestra radiactiva. Esto ocurre debido a su gran inestabilidad nuclear por el exceso de ocurre debido a su gran inestabilidad nuclear por el exceso de
uno o mas neutrones.
uno o mas neutrones. Ejemplos: polonio 214 (0,164 Ejemplos: polonio 214 (0,164
segundos), oxígeno 15 (2 minutos), yodo 131 (8 días), cobalto segundos), oxígeno 15 (2 minutos), yodo 131 (8 días), cobalto
60 (5,3 años),
60 (5,3 años), carbono 14 (5730 años), plutonio 239 (24110carbono 14 (5730 años), plutonio 239 (24110 años), uranio 238 (4.500 millones de
años), uranio 238 (4.500 millones de años)... Al teneraños)... Al tener periodos desde fracciones de segundos hasta varios miles de periodos desde fracciones de segundos hasta varios miles de millones de años nos permiten llevar una cuenta más exacta millones de años nos permiten llevar una cuenta más exacta
Datación carbono 14
Datación carbono 14
La masa de C
La masa de C-14 de cualquier fósil disminuye a un ritmo exponencial, que es -14 de cualquier fósil disminuye a un ritmo exponencial, que es conocido. Se sabe que a los 5.730 años de la muerte de un ser vivo la
conocido. Se sabe que a los 5.730 años de la muerte de un ser vivo la cantidad de
cantidad de C-14 en sus restos fósiles se ha reducido a la mitad y que a los C-14 en sus restos fósiles se ha reducido a la mitad y que a los 57.300 años es de tan sólo el 0,01 % del que tenía cuando estaba vivo.
57.300 años es de tan sólo el 0,01 % del que tenía cuando estaba vivo.
La cantidad y el porcentaje de
La cantidad y el porcentaje de C-14 se calcula midiendo las emisiones de C-14 se calcula midiendo las emisiones de partículas ß de la muestra. El método sólo es viable para fósiles no muy partículas ß de la muestra. El método sólo es viable para fósiles no muy viejos, menores de unos 60.000 años, ya que para edades superiores las viejos, menores de unos 60.000 años, ya que para edades superiores las emisiones de partículas ß son ya demasiado poco intensas y difíciles de emisiones de partículas ß son ya demasiado poco intensas y difíciles de
medir, por lo que los errores pueden ser muy grandes. medir, por lo que los errores pueden ser muy grandes.
Formación :
Formación : 1414 7
7N N 1414 66 C + C + 11 11HH
Desintegración :
Desintegración : 1414 6
Arte
Arte
El tratamiento mediante rayos gamma permite eliminar
El tratamiento mediante rayos gamma permite eliminar
los hongos, larvas, insectos o bacterias alojados en el
los hongos, larvas, insectos o bacterias alojados en el
interior de los objetos a fin de protegerlos de la
interior de los objetos a fin de protegerlos de la
degradación. Esta técnica se utiliza en el tratamiento de
degradación. Esta técnica se utiliza en el tratamiento de
conservación y de restauración de objetos de arte, de
conservación y de restauración de objetos de arte, de
Medicina
Medicina
Los isótopos radioactivos se utilizan en la medicina nuclear,
Los isótopos radioactivos se utilizan en la medicina nuclear,
principalmente en la imágenes médicas, para estudiar el modo de
principalmente en la imágenes médicas, para estudiar el modo de
acción de los medicamentos, entender el funcionamiento del
acción de los medicamentos, entender el funcionamiento del
cerebro, detectar una anomalía cardíaca, descubrir las metástasis
cerebro, detectar una anomalía cardíaca, descubrir las metástasis
cancerosas, etc.
cancerosas, etc.
Radioterapia en la medicina:
Radioterapia en la medicina:
Las radiaciones ionizantes pueden destruir preferentemente las células
Las radiaciones ionizantes pueden destruir preferentemente las células
tumorales y constituyen una terapéutica eficaz contra el cáncer, la
tumorales y constituyen una terapéutica eficaz contra el cáncer, la
radioterapia, que fué una de las primeras aplicaciones del
radioterapia, que fué una de las primeras aplicaciones del
descubrimiento de la radioactividad
