01 origen de las radiaciones
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Origen de las Radiaciones
Fuentes Naturales
Osvaldo Piñones Olmos
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LA VIDA SE HA DESARROLLADO EN UN AMBIENTE RADIACTIVO
• Se necesita determinar los niveles radiológicos de fondo para conocer los rangos aceptables de radiación y los incrementos antropogénicos
• La radiactividad ambiental por lo tanto está compuesta de :
FUENTES NATURALES FUENTES ARTIFICIALES
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Radiactividad Natural
LA RADIACTIVIDAD NATURAL APORTA LA MAYOR CONTRIBUCION A LA DOSIS COLECTIVA DE LA
POBLACION MUNDIAL
Las fuentes u orígenes de la radiación natural son :
• Radiación Cósmica• Radionucleídos Cosmogénicos• Radionucleídos Primordiales
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Radiación Cósmica
LOS RAYOS CÓSMICOS TIENEN ORIGEN GALÁCTICO, CREADOS FUERA DEL SISTEMA
SOLAR
• En nuestra galaxia, tienen un tiempo medio de residencia de alrededor de 200 millones de años,siendo contenidos por el campo magnético interestelar.
• Es radiación de alta energía ( 2000 MeV )
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Radiación Cósmica
Protones(87%), Partículas Alfa(11%),
Núcleos de Bajo Z entre 4-26 (1%) y
Electrones de baja energía(1%)
• Galáctica Primaria• Primaria Solar (protones de 10 MeV y Partículas Alfa)• Secundaria (protones,neutrones,piones,kaones, etc )
Los p y los n son los principales contribuyentes a la Dosis, en las capas superiores. A nivel del mar, los mesones
aportan el 80% y los electrones el 20% de la dosis.
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Radiación Cósmica
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Radionucleídos Cosmogénicos
Se producen por interacción de núcleos estables, presentes en la Atmósfera y corteza terrestre con partículas subatómicas (p y n) provenientes de la radiación cósmica secundaria.
Núcleo Bombardeo Núcleo Part.Subat
Blanco + p,n, ----------------> producto + radiación
• Los principales son: Tritio, Berilio 7,Carbono 14 y Sodio 22• La dosis proveniente de estos radionucleídos se produce
principalmente vía irradiación interna
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Radionucleídos Cosmogénicos
RADIONUCLEIDO SEMIPERIODO CONCENTRACION RADIACION PRINCIPAL
TROPOSFERICA Bq/Kg AIRE Y ENERGIA (MeV)
3H 12 a 1.2 x 10 -3 b-: 0.01867Be 53 d 1 x 10-2 b-: 0.47710Be 1,6x10-6 a 1.2.x 10-9 b-: 0.555
14C 5730 a 1.3 x 10-1 b-: 0.15622Na 2.6 a 1.1 x 10-6 b+: 0.545 g1.0824Na 15.0 h --- b-: 1.4 g:1.37, 2.7532P 14 d 2.3 x 10 -4 b-: 1.71 33P 24 d 1.3 x 10-4 b-: 0.24635S 88 d 1.3 x 10-4 b-: 0.16736Cl 31x105 a 2.5 x 10-10 b-: 0.7138S 2.87 h --- b-: 1.1 g:1.8 38Cl 37 m --- b-: 4.91 g:1.60, 2.1739Cl 55 m --- b-: 1.91
g:0.25,1.27,1.52
a : año b : día h : hora
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Radionucleídos Primordiales
Origen : Están presentes en la corteza terrestre y sus aguas desde el origen de la Tierra(4.5x 109
años)
Se pueden separar en dos grupos :
• Radionucleídos que presentan UNA etapa de decaimiento para llegar a convertirse en un nucleído estable.
• Radionucleídos que presentan VARIAS etapas de decaimiento, a través de hijos radiactivos para convertirse en un nucleído estable.
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Radionucleídos Primordiales
Una etapa de decaimiento
Sólo el K- 40 y el Rb- 87 contribuyen a la dosis por radiación natural.
K - 40--------------------------> Ca - 40 (estable) + radiación
• T1/2= 1,28x 109 a Emisor Beta y Gamma,produce irradiación externa e interna.Abundancia isotópica de 0,0118% actividad específica de 31,6 Bq/g de Potasio.
• Para un adulto macho promedio 70 Kg de peso existe entre 1-2,5 g por Kg de peso, por lo tanto la Actividad corporal debida a K-40 es de ~ 4400 Bq
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Radionucleídos Primordiales
RADIONUCLEIDO ABUNDANCIA % SEMIPERIODO RADIACION PRINCIPAL
Años Y ENERGIA (MeV)40K 0.012 1.26 x 109 1.33 1.4650V 0.25 6 x 1015 0.78 1.5587Rb 27.9 4.8 x 1010 0.28115In 95.8 6.0 x 1014 0.48123Te 0.87 1.2 x 1013
138La 0.089 1.12 x 104 0.21 0.81,1.43142Ce 11.07 >5 x 1016 144Nd 23.9 2.4 x 1015 1.83147Sm 15.1 1.05 x 1011 2.23148Sm 11.27 >2 x 1014 149Sm 13.82 >1 x 1015 152Gd 0.20 1.1 x 1014 2.1156Dy 0.062 >1 x 1018
174Hf 0.163 2 x 1015 2.5176Lu 2.6 2.2 x 1010 0.43
180Ta 0.012 >1 x 1012
187Re 62.9 4.3 x 1010 0.003190Pt 0.013 6.9 x 1011 3.18
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Concentración Promedio de Radionucleídos en el Hombre
Radionucleído Actividad específica promedio
• K - 40 60 Bq/Kg• Rb - 87 8.5 Bq/Kg• Ra - 226 3mBq/Kg (170mBq/Kg de hueso)• U - 238 1 mBq/Kg• C - 14 40 Bq/Kg• H - 3 0.4 Bq/Kg
Promedio para un hombre de 70 kilos : 7600 Bq
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Radionucleídos Primordiales
Varias etapas de decaimiento
Los radionucleídos primordiales componentes de 3 series o familias naturales de desintegración radiactiva
• Serie del Uranio : U - 238 -------> Pb-206 (estable)• Serie del Torio : Th - 232 -----> Pb- 208 (estable)• Serie del Actinio : U - 235 ------> Pb- 207 (estable)
• Existió una cuarta serie la del Neptunio, originada por el Pu-241, sin embargo debido a la corta vida media de sus componentes, estos desaparecieron quedando como sobreviviente el Bi-209 ( 2 x 1018a )
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Radionucleídos Primordiales
238 U(4,47 • 109 a
234 Th(24,1 d)
234m Pa(1,17 m
234 U(2,45 • 105 a) -
230 Th(8,0 • 104 a)
226 Ra(1600 a)
222 Rn(3,82 d)
- -
218 Po(3,05 m)
214 Pb(26,8 m)
Ser ie de desintegración del uranio-238. Los radionucle idos producidos en menos de l 1 % de las transformaciones delnuc leido predecesor no se representan
- -214 Bi(19,7 m)
214 Po(1,64•10-4 s)- -
210 Pb(22,3 a)
210 Bi(5.01 d)
- -
210 Po(138,4 d)- -
206 Pb(Estable)
a : año d : día m : minuto s : segundo
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Radionucleídos Primordiales
Serie U-238 :
Rn-222 es un gas radiactivo con T1/2 de 3,82 días y sus productos de decaimiento de semiperíodo corto (Po-218, Pb-214, Bi-214 y Po-214).
• Está presente en suelos, rocas, materiales de construcción y aguas termales.
• La concentración es 10 veces mayor en el interior que en el exterior de los edificios.
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Radionucleídos Primordiales
Serie U-238 :
Rn-222 (Pb-210, Bi-210, Po-210 )principal fuente exhalación de los constituyentes de la corteza,
importante en las erupciones volcánicas.
• Para los NO fumadores se asume una concentración anual de 4Bq(Pb-210) y 0,3 Bq (Po-210)
• Un cigarrillo aporta 20mBq (Pb-210)15 mBq (Po-210) que son volátiles a temperatura de quemado.
• 20 cigarrillos /día : 15Bq (Pb-210) y 20Bq (Po-210
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Radionucleídos Primordiales
232 Th(1,41 • 1010 a
228 Ra(5,76 a)
228 Ac(6,13 h)
228 Th(1,91 a) -
224 Ra (3,66 d)
220 Rn (55 s)
- -
216 Po (0,15 s)
212 Pb(10,6 h)
Serie de desintegración del Torio-232.
- - 212 Bi(60,6 m)
208 Tl(3,05 m)
- -
212 Po(3,04 • 10 -7 s)
- -
208 Pb(Estable)36 %
64 %
a : año d : día h : horam : minuto s : segundo
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Radionucleídos Primordiales
235 U(7,04 • 108 a)
231 Th(25,52 h)
231 Pa(3,28 • 104 a)
227 Ac(21,77 a)
- 223 Ra(11,43 d)
219 Rn (3,96 s)
- -
215 Po(1,78 ms)
211 Pb(36,1 m)
Serie de desintegración del Actino o serie de decaimiento del Uranio-235.
211 Bi(2,14 m)
207 Tl(4,77 m)
- -
- -
207 Pb(Estable)
227 Th(18,72 d)
a : año d : día h : hora m : minuto s : segundoms
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Niveles de radiactividad natural en distintos materiales
Concentración total (alfa + beta/gamma)
De 100-400 Bq/kg Más de 400 Bq/kg
Cereales, patatas Té, Café
Carne,aves, pescado hongos desecados
Algunas hortalizas,nueces nueces de Brasil
Algunos frijoles, crustáceos algunas aguas
Variedades de rocas,ladrillos suelos, hormigón
Cemento, arena, gravilla cenizas volantes
Libros fertilizantes
Carbón
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Dosis efectiva anual de Fuentes Naturales
Fuente de Exposición Dosis Efectiva Anual
mSv
Típica Elevada
Rayos Cósmicos 0.39 2.0
Cósmicos terrestres 0.46 4.3
Radionucleídos internos 0.23 0.6
Radón y productos decaimiento 1.30 10.0
Total (redondeado) 2.4
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Zonas con alta actividad (Bq/kg) por radionucleídos primordiales
País/región Ra-226 Ra-228 Ra-224
• India/Kerala 7.8-1520 3.3-221 51.8-1032.3 • Brasil/Morro du Ferro - - 2183-41181
Araxa 703-42400 - -• Francia/Ambazac 950-8860 - -• Irán/Ramsar 740-37000 - -• Nueva Zelanda/Niue 6920-12400 - -
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Contribución relativa al promedio anual de dosis efectiva
FUENTE % DOSIS TOTAL• Internas Naturales 54• Rayos cósmicos y fuentes
externas naturales 25• Fuentes artificiales
(aplicaciones médicas) 19• Pruebas nucleares (fallout ) 1• Misceláneas 0.5• Energía nucleoeléctrica 0.2
Exposición total aproximada: 2,5 mSv/año