FUENTES Y EFECTOS DE LA RADIACTIVIDAD

Marisol Lorenzo Romero

 RADIACTIVIDAD  Propiedad

de ciertos cuerpos cuyos átomos, al desintegrarse espontáneamente, emiten radiaciones.  Son radiactivos aquellos elementos que tienen un número muy elevado de protones y neutrones.

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Magnitudes y unidades  Actividad

(A) Número de transformaciones nucleares producidas por unidad de tiempo. La unidad de medida es el Bequerelio (Bq). En el sistema cegesimal es el Curio (Ci) 1 Bq(SI) = 2,7x10-11 Ci (Cegesimal)  Dosis absorbida (D) Se define como la cantidad de energía cedida por la radiación a la materia o absorbida por ésta. La unidad de medida es el Gray (Gy). 1 Gy(SI) = 100 rads (Cegesimal)

 Dosis

equivalente (H)

Se define como el producto de la dosis absorbida (D), el factor de calidad (Q) y el producto de los demás factores modificantes (N), que tienen en cuenta las características de la radiación y la distribución de los radionucleidos. D. equiv. = D. abs x Q x N La unidad de medida es el Sievert (Sv) 1 Sv(SI) = 100 rems (Cegesimal) El valor de Q es 10 para la radiaciones a y 1 para el resto de las citadas en el apartado 2, mientras que N se considera normalmente igual a 1.

• El principio de desintegración A intervalos de tiempo determinados y regulares, generalmente ínfimos, un número concreto de átomos se desintegra espontáneamente y su explosión libera partículas α y β.

CLASIFICACIÓN 

Naturales Puede ser radiación visible (como la luz) o invisible (los rayos ultravioleta) y es del orden del 88% de la radiación total recibida por el ser humano, clasificándose en: -Radiación cósmica: 15% -Radiación de alimentos, bebidas , etc.: 17% -Radiación de elementos naturales: 56%



Artificial Provienen de fuentes creadas por el hombre; 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: -Televisores y aparatos domésticos: 0.2% -Centrales nucleares: 0.1% -Radiografías médicas: 11.7 %

EMISIONES DE FUENTES RADIACTIVAS

- El dibujo muestra la capacidad de penetración de: partículas alfa, beta y rayos gamma.



Radiaciones alfa: Son núcleos de Helio cargados positivamente con alto poder de ionización. Una partícula alfa está formada por dos protones y dos neutrones que actúan como una única partícula. Cuando un núcleo radiactivo inestable emite una partícula alfa, éste se convierte en un núcleo de un elemento distinto.



Radiaciones beta + (ß+): La emisión de un positrón, partícula de masa igual al electrón y de carga positiva, es conocida como desintegración ß +. Es el resultado de la transformación de un protón en un neutrón y un positrón. Todas las radiaciones ß tienen un poder de ionización algo inferior a las alfa y un mayor poder de penetración.



Radiaciones beta - (ß-): La desintegración ß - es la emisión de un electrón como consecuencia de la transformación de un neutrón en un protrón y un electrón.



Desintegración beta -En la izquierda, un neutrón se convierte en un protón emitiendo un antineutrino y una partícula beta cargada negativamente. -En la de la derecha, un protón se convierte en un neutrón emitiendo un neutrino y una partícula beta positivamente cargada.

 Radiaciones

gamma: Es la emisión de fotones de gran energía en forma no corpuscular del núcleo del átomo tras sufrir una desintegración radiactiva. Son radiaciones electromagnéticas con un poder de ionización relativamente bajo y una gran capacidad de penetración

La energía del rayo gamma corresponde a la diferencia de energías entre el núcleo original y los productos de la desintegración. Cada isótopo radiactivo emite rayos gamma con una energía característica.

 Rayos

X: Se originan en los orbitales de los átomos. Se producen como consecuencia de la acción de electrones rápidos sobre los átomos y tienen, como la radiación gamma, una naturaleza electromagnética. La energía de los rayos X es inferior a la de las radiaciones gamma.

 Elementos radiactivos 

Americio Elemento químico radiactivo artificial, generado en explosiones nucleares y reactores nucleares a base de plutonio, emitiendo partículas alfa al desintegrarse ;los isótopos mas importantes son: -Americio-241 -Americio-243

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Cesio El cesio radiactivo sólo proviene de las explosiones nucleares o la desintegración del uranio ;los isótopos se desintegran emitiendo partículas beta (electrones) y son: -Cesio-134(periodo de semidesintegración de 2 años) -Cesio-137(periodo de semidesintegración de 30 años)

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Radio Se forma cuando el uranio y el torio (que se encuentran en cantidades pequeñas en la mayoría de las rocas y del suelo) se desintegran en el ambiente; los dos isótopos principales son: -Radio-226 -Radio-228

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Uranio Aparece en la naturaleza forma parte de minerales. El uranio natural es una mezcla de tres tipos o isótopos (con diferentes características radiactivas) llamados: -U-234(periodo de semidesintegración de 200 mil años) -U-235(periodo de semidesintegración de 700 millones de años) -U-238(periodo de semidesintegración de 5 mil millones de años)

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Plutonio Se pueden encontrar en el ambiente, debido a las pruebas nucleares; Los isótopos más comunes son: -Plutonio-238 -Plutonio-239 Cuando el plutonio se desintegra, se divide en dos partículas, radiación "alfa" (núcleo de helio) e "hijo" es también radiactivo y continúa desintegrándose hasta que forme un elemento no radiactivo. Durante estos procesos, se emiten de radiación alfa, beta y gamma.

 FUENTES DERADIACTIVIDAD  LA BOMBA ATÓMICA:

Una fuente importante del plutonio son las pruebas de armas nucleares.

Los residuos radiactivos pueden dispersarse por todo el mundo a través de los procesos atmosféricos.

• Sonido de una bomba atómica

 Destrucción de Hiroshima por una bomba atómica La explosión arrasó una extensión de terreno superior a los 10 kilómetros cuadrados de la ciudad y acabó con la vida de más de 100.000 personas.

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REACTORES NUCLEARES: Cantidades traza de plutonio se encuentran en minerales ricos en uranio. La mayoría se hace en reactores nucleares especiales de Centrales nucleares.

Dibujo gráfico de un reactor nuclear.

EFECTOS DE LA RADIACTIVIDAD 

El riesgo que implica la exposición a las fuentes de radiactividad Natural es casi siete veces mayor que el debido a las fuentes de radiactividad Artificial.

Conceptos

Efectos hereditarios

Efectos somáticos

Efecto estocástico (la gravedad dependen de la dosis. Se relaciona con las

Efecto determinista (la gravedad depende de la dosis. Se relaciona con la

mutaciones)

letalidad)

Ejemplo: Anormalidades hereditarias Ejemplo: Carcinogénesis

Ejemplo: Anemias, caída de cabello, esterilidad

Relación dosis-respuesta 

Irradiación externa El individuo está expuesto a una fuente de radiación no dispersa, externa al mismo y no hay un contacto directo con la fuente. Puede ser global o parcial.



Contaminación radiactiva El organismo entra en contacto directo con la fuente radiactiva, la cual puede estar dispersa en el ambiente (gases, vapores o aerosoles) o bien depositada en una superficie. Puede ser interna o externa.

Dosis-efecto • Entre 0 y 250 mGray: No ha sido observado ningún efecto biológico o médico inmediato o a largo plazo en los niños o los adultos. • Entre 250 y 1000 mGray: Pueden aparecer algunas nauseas y una ligera reducción del número de glóbulos blancos. • Entre 1000 y 2500 mGray: Vómitos, modificación de la fórmula sanguínea pero evolución satisfactoria o restablecimiento completo asegurado. • Entre 2500 y 5000 mGray: Las consecuencias para la salud son graves. Hospitalización obligatoria. La dosis de 5.000 mGy recibida en una vez es mortal para el 50% de las personas. • Más de 5000 mGray: El fallecimiento es casi seguro.

Lesiones ÓRGANO

DOSIS (mSv)

Todo el organismo

50

Piel

500

Manos

500

Cristalino

150

Alteraciones sistémicas 

Sistema hematopoyético Dosis moderadas de radiaciones ionizantes pueden provocar una disminución de las células, un descenso del número de células funcionales de la sangre. La pérdida de leucocitos conduce a procesos infecciosos. La disminución del número de plaquetas provoca una tendencia a las hemorragias, que puede provocar una grave anemia.



Sistema digestivo El intestino delgado, al igual que ocurre en la médula ósea las células cepa se dividen activamente y tienen una elevada sensibilidad. Puede llegar a inhibir la proliferación celular teniendo lugar una disminución o supresión de secreciones, pérdida de elevadas cantidades de líquidos y electrolitos.



Piel Después de aplicar dosis de radiación moderadas o altas, se producen reacciones tales como inflamación, eritema y descamación seca o húmeda de la piel.



Testículo Puede producir la despoblación de las espermatogonias, disminución de nuevos espermatozoides, aunque la fertilidad puede mantenerse durante un período variable y luego otro período de esterilidad temporal o permanente según la dosis recibida.



Ovario Con dosis moderadas, existe un período de fertilidad y a este le puede seguir otro de esterilidad temporal o permanente. Posteriormente, puede existir un nuevo período de fertilidad como consecuencia de la maduración de los óvulos, que se encuentran en los folículos pequeños y radiorresistentes.

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA ATÓMICA • Esta fórmula se encuentra en el origen de los ensayos de aprovechamiento de la energía atómica, cuya primera aplicación fue la reali­zación de la bomba atómica en 1940.

Energía de enlace nuclear La cantidad de energía necesaria para extraer un protón o un neutrón de un núcleo atómico depende de la masa del núcleo. Esta relación se expresa en la llamada curva de las energías de enlace.

CENTRRALES NUCLEARES

 Electricidad de origen nuclear PAIS

PRODUCCIÓN EN 1995* (TWH**)

Estados Unidos

705.7

Francia

377.3

Japón

287.8

Alemania

154.1

Canadá

100.3

Rusia

98.7

Reino Unido

89.5

Ucrania

70.5

Suecia

69.9

Corea del Sur

64.0

España

55.4

Bélgica

41.4

Suiza

24.8

* Sólo se recogen las producciones superiores a 20 TWh ** 1 teravatio hora (TWh) = 1012 Wh = 109 kWh

 Fisión y fusión nucleares Tanto la reacción de fisión nuclear como la de fusión pueden generar grandes cantidades de energía

 Partes de una central nuclear: • •

• •

El reactor en el que se produce la fisión El generador de vapor en el que el calor producido por la fisión se usa para hacer hervir agua La turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor El condensador en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida.

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

Circuito primario de agua que se calienta por la fisión del uranio. Este forma un sistema cerrado en el que el agua circula bajo presión, para que permanezca líquida a pesar de que la temperatura que alcanza es de unos 293ºC. Con el agua del circuito primario se calienta el agua del Circuito secundario transforma en vapor a presión que es conducido a una turbina que mueve a un generador que es el que produce la corriente eléctrica

 En España -Almaraz. -Ascó. -Cofrentes. -José Cabrera. -Santa María de Garoña. -Trillo. -Vandellòs II (en la fotografía ) en Tarragona produce cada año más de 7.000 millones de kilovatios hora.

 Central nuclear de Chernóbil La central de energía nuclear sufrió en 1986 el peor accidente nuclear de la historia. Tras el mismo se construyó a toda prisa un sarcófago de cemento y acero, que aparece en el centro de la imagen, para contener los detritos radioactivos del denominado reactor Nº 4. La fisura no se ha podido sellar herméticamente en ningún momento y se pone en tela de juicio su eficacia a largo plazo.

 Etapas de la gestión de los residuos radiactivos Recolección y clasificación  Acondicionamiento  Disposición final en un repositorio -Transporte -Almacenamientos intermedios entre las distintas etapas -Estudios de caracterización, etc. 



La Recolección de los residuos radiactivos en los centros de producción puede ser: -Residuos líquidos en • tanques • botellas • bidones -Residuos sólidos en: • tambores • bolsas plásticas



Los residuos son clasificados y acondicionados para su disposición final en repositorios adecuados mediante distintos tratamientos.



Se realizan distintos tratamientos ya que los residuos se presentan en distintas formas: -físicas -líquidos -sólidos -gaseosos



Se busca: -Reducir su volumen -Transformarlos en productos sólidos difícilmente dispersables, resistentes al calor, agentes mecánicos, la radiación y la lixiviación durante el tiempo que se deba impedir su dispersión.

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Los residuos generalmente se concentran por: - Evaporación - Precipitación química - Pasaje por resinas de intercambio iónico



Posteriormente se inmovilizan por inclusión en: -Cemento -Asfalto -Plásticos

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Los residuos sólidos pueden ser : -Compactados -Triturados -Incinerados -Inmovilizados.



Equipo de incineración e inclusión en asfalto (tratamiento de residuos sólidos de baja actividad)

 Disposición final El tipo y ubicación de dichas instalaciones o repositorios depende sobre todo de: - Tipo de Residuos que sean y por tanto el tiempo de deba asegurarse la efectividad de la "barrera física" para "controlar" el paso de material radiactivo al medio ambiente. - Condiciones locales - Políticas nacionales

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Almacenamient o a poca profundidad (para residuos de baja y media actividad).

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Almacenamiento en formación geológica profunda (para residuos de alta actividad)

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Modelo de repositorio para la disposición final (de residuos radiactivos de media y baja actividad)

CONTADOR GEIGER Es un dispositivo utilizado para detectar la presencia e intensidad de la radiación

COMPOSICIÓN: - Un tubo lleno de gas a baja presión que actúa como cámara de ionización. - Un circuito eléctrico que mantiene un campo eléctrico intenso entre las paredes del tubo y un alambre fino situado en el centro del mismo.

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FUNCIONAMIENTO DE UN CONTADOR GEIGER: Cuando las partículas cargadas, a elevada velocidad, procedentes de una fuente radiactiva colisionan con los átomos del gas del tubo, los ionizan y generan electrones libres, que fluyen por el alambre central y crean un pulso eléctrico que se amplifica y cuenta electrónicamente. Además, los pulsos producen un sonido semejante a un chasquido.