fuentes y efectos de la radiactividad -...

FUENTES Y EFECTOS FUENTES Y EFECTOS DE LA RADIACTIVIDADDE LA RADIACTIVIDAD

Marisol Lorenzo RomeroMarisol 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.

• 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.

CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN NaturalesNaturales Puede ser radiación visible (como la Puede ser radiación visible (como la

luz) o invisible (los rayos ultravioleta) luz) o invisible (los rayos ultravioleta) y es del orden del 88% de la radiación y es del orden del 88% de la radiación total recibida por el ser humano, total recibida por el ser humano, clasificándose en: clasificándose en:

-Radiación cósmica: 15% -Radiación cósmica: 15% -Radiación de alimentos, bebidas ,-Radiación de alimentos, bebidas , etc.: 17% etc.: 17% -Radiación de elementos -Radiación de elementos naturales: 56% naturales: 56%

ArtificialArtificial Provienen de fuentes creadas por el Provienen de fuentes creadas por el

hombre; la radiación artificial total recibida hombre; la radiación artificial total recibida por el ser humano es del orden del 12% por el ser humano es del orden del 12% de todas las radiaciones recibidas. Se de todas las radiaciones recibidas. Se clasifica de la siguiente manera: clasifica de la siguiente manera:

-Televisores y aparatos-Televisores y aparatos domésticos: 0.2% domésticos: 0.2% -Centrales nucleares: 0.1% -Centrales nucleares: 0.1% -Radiografías médicas: 11.7 %-Radiografías médicas: 11.7 %

EMISIONES DE FUENTES EMISIONES DE FUENTES RADIACTIVASRADIACTIVAS

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

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

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

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

Desintegración betaDesintegración beta -En la izquierda, un neutrón se convierte en un protón -En la izquierda, un neutrón se convierte en un protón

emitiendo un antineutrino y una partícula beta emitiendo un antineutrino y una partícula beta cargada negativamente. cargada negativamente.

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

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

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

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

Elementos radiactivosElementos radiactivos

AmericioAmericio Elemento químico radiactivo artificial, Elemento químico radiactivo artificial,

generado en explosiones nucleares y generado en explosiones nucleares y reactores nucleares a base de reactores nucleares a base de plutonio, emitiendo partículas alfa al plutonio, emitiendo partículas alfa al desintegrarse ;los isótopos mas desintegrarse ;los isótopos mas importantes son:importantes son:

--Americio-241Americio-241 --Americio-243Americio-243

CesioCesio El cesio radiactivo sólo proviene de El cesio radiactivo sólo proviene de

las explosiones nucleares o la las explosiones nucleares o la desintegración del uranio ;los desintegración del uranio ;los isótopos se desintegran emitiendo isótopos se desintegran emitiendo partículas beta (electrones) y son:partículas beta (electrones) y son:

--Cesio-134(periodo de Cesio-134(periodo de semidesintegración de 2 años)semidesintegración de 2 años) --Cesio-137(periodo de Cesio-137(periodo de semidesintegración de 30 años)semidesintegración de 30 años)

RadioRadio Se forma cuando el uranio y el Se forma cuando el uranio y el

torio (que se encuentran en torio (que se encuentran en cantidades pequeñas en la cantidades pequeñas en la mayoría de las rocas y del suelo) mayoría de las rocas y del suelo) se desintegran en el ambiente; se desintegran en el ambiente; los dos isótopos principales son:los dos isótopos principales son:

--Radio-226Radio-226 --Radio-228Radio-228

UranioUranio Aparece en la naturaleza forma parte Aparece en la naturaleza forma parte

de minerales. El uranio natural es una de minerales. El uranio natural es una mezcla de tres tipos o isótopos (con mezcla de tres tipos o isótopos (con diferentes características radiactivas) diferentes características radiactivas) llamados:llamados:

--U-234(periodo de semidesintegraciónU-234(periodo de semidesintegración de 200 mil años)de 200 mil años) --U-235(periodo de semidesintegraciónU-235(periodo de semidesintegración de 700 millones de años)de 700 millones de años) --U-238(periodo de semidesintegraciónU-238(periodo de semidesintegración de 5 mil millones de años)de 5 mil millones de años)

PlutonioPlutonio Se pueden encontrar en el ambiente, debido Se pueden encontrar en el ambiente, debido

a las pruebas nucleares; Los isótopos más a las pruebas nucleares; Los isótopos más comunes son:comunes son:

--Plutonio-238 Plutonio-238 --Plutonio-239Plutonio-239

Cuando el plutonio se desintegra, se divide Cuando el plutonio se desintegra, se divide en dos partículas, radiación "alfa" (núcleo en dos partículas, radiación "alfa" (núcleo de helio) e "hijo" es también radiactivo y de helio) e "hijo" es también radiactivo y continúa desintegrándose hasta que forme continúa desintegrándose hasta que forme un elemento no radiactivo. Durante estos un elemento no radiactivo. Durante estos procesos, se emiten de radiación alfa, beta y procesos, se emiten de radiación alfa, beta y gammagamma..

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 atómicaSonido 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.

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

Ejemplo: Anemias, caída de cabello, esterilidad

Ejemplo: Carcinogénesis

Efectos somáticosEfectos somáticos

Ejemplo: Anormalidades hereditarias

Efectos hereditariosEfectos hereditarios

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

letalidad)

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

mutaciones)

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

150150CristalinoCristalino

500500ManosManos

500500PielPiel

5050Todo el organismoTodo el organismo

DOSIS (mSv)DOSIS (mSv) ÓRGANOÓRGANO

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

* Sólo se recogen las producciones superiores a 20 TWh

** 1 teravatio hora (TWh) = 1012 Wh = 109 kWh

41.4Bélgica

55.4España

24.8Suiza

64.0Corea del Sur

69.9Suecia

70.5Ucrania

89.5Reino Unido

100.3Canadá

98.7Rusia

287.8Japón

377.3Francia

705.7Estados Unidos

154.1Alemania

PRODUCCIÓN EN 1995* (TWH**)

PAIS

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.

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.

Los residuos generalmente se concentran por:

- Evaporación

- Precipitación

química

- Pasaje por

resinas de

intercambio

iónico

Posteriormente se inmovilizan por inclusión en:

-Cemento

-Asfalto

-Plásticos

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

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

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

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

CONTADOR GEIGERCONTADOR GEIGER

Es un Es un dispositivo dispositivo utilizado para utilizado para detectar la detectar la presencia e presencia e intensidad de la intensidad de la radiaciónradiación

COMPOSICIÓN: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.

FUNCIONAMIENTO DE UN CONTADOR FUNCIONAMIENTO DE UN CONTADOR GEIGER: 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.