QUÍMICA NUCLEAR PROF. Andrea Mena T.

NM4

Radiactividad artificial

1- TRANSMUTACIÓN NUCLEAR:

- Tipo de radiactividad artificial

- Primer experimento realizado por Rutherford en 1919.

- Esta reacción demostró por primera vez que era posible transformar un elemento en otro mediante transmutación nuclear

• A diferencia de la desintegración radiactiva, este proceso resulta de la colisión de dos partículas.

7N14 (α, p) 8O 17 Representación Transmutación Nuclear

Decaimiento Radiactivo Transmutación Nuclear

•Proceso Espontaneo •Liberación de una partícula alfa o beta

•Proceso No Espontaneo•Bombardeo de una partícula y liberación de otra.

Partículas usadas en Transmutación Nuclear Partícula Símbolo

Alfa α

Deuterio 1d2

Protón 1P1

Neutrón 0 n1

Ejemplo

Representación :

Representación :

Ejercicios

1- 26Fe56 (d, He) 25Mn54

2- 46Pd106 (He, p) 47Ag109

3- X (p, He) 6C12

4- 25Mn55 (n , gamma) X

Elementos Transuránicos

• Síntesis de elementos con números atómicos mayores a 92.

• El Neptunio (Np) fue preparado por primera vez 1940, se han sintetizado otros 16 elementos transuránicos.

• Todos los isotopos de estos elementos son radiactivos.

Ejemplos

FENOMENOS RADIACTIVOS

FUSIÓN NUCLEAR

FISIÓN NUCLEAR

FUSIÓN NUCLEAR

• Unión de núcleos ligeros con formación de núcleos más pesados y liberación de energía.

• La Fusión nuclear ocurre constantemente en el sol.

• El sol está constituido principalmente de H y He.

• Interior del sol alcanza cerca de 15 millones de grados Celsius.

FISIÓN NUCLEAR

• Es la división de un núcleo muy pesado en un par de núcleos más livianos, proceso en el cual se libera gran cantidad de energía.

Aplicaciones pacificas de la fisión nuclear

1- Generación de electricidad utilizando el calor producido por una reacción en cadena, controlada en un reactor.

Reactor Nuclear: Es un sistema que controla la energia que se produce en la reacción en cadena

Combustible U – 235 o Pu – 239.

• Una central nuclear es una instalación formada por un reactor conectado a un sistema de generación eléctrica.

• La energía obtenida en una central nuclear es enorme en comparación con la producida en una central termoeléctrica.

Central Nuclear

1- Sistema de blindaje: Evitar la fuga.

2- Barras de control: absorber los neutrones.(Cd o B). Generar calor.

3- Núcleo del reactor: Lugar donde se encuentra el material fisionable (uranio) y

se produce la reacción nuclear.

4- Generador de vapor: La reacción nuclear calienta el agua, la que es transformada en vapor.

5- Turbina: Transforme la energía térmica en energía mecánica.

6- Sistema de enfriamiento: el agua es

enfriada; una parte de esta se condensa y se vuelve a utilizar; la otra se libera como vapor.

7- Generador eléctrico Sistema responsable de transformar el movimiento de la turbina en energía eléctrica, la que se distribuye en una red.

1- Reactores de Potencia

• Funcionan básicamente como calderas, donde la fuente de calor es la fisión de los átomos de U-235.

• Son utilizados para la generación de electricidad.

2- Reactores de investigación

• Emplean los neutrones generados en el proceso de fisión para producir radioisótopos de interés y para irradiar materiales con fines de investigación científica y tecnológica.

Impacto de la tecnología nuclear 1- Pruebas Nucleares: las sustancias radiactivas que se

generan se incorporan al medio, contaminando el agua, el suelo y el aire.

2- Producción de potencia nuclear: El uso de la fisión nuclear para generar electricidad es considerado por muchos una amenza para el medio ambiente.

3- Usos Medicos de la radiación: El uso de radiación en medicina puede ser con proposito de diagnostico (Rayos x o examenes de medicina nuclear) y para el tratamiento de enfermedades como cáncer.

Isótopos radiactivos: “Trazadores” de la salud

Trazadores: Isótopos Radiactivos que se introducen al ser vivo.

• Objetivo: Seguir la trayectoria, a traves de la detección de las radiaciones que emite.

• Utilidad: diagnostico y tratamiento de enfermedades.

Radiofármacos • Tienen una Vida media discreta que permite

estudiar los órganos y tejidos sin alterarlos.• Técnica consiste en: 1- Dar el radiofármaco al paciente por ingesta o

inyección o inhalación.2- A través de un dispositivo de detección se sigue

el recorrido hasta que se concentre en un órgano o tejido.

3- La radiación emitida permite crear una imagen del órgano y examinar.

Isótopo Vida media Área que estudia

Yodo - 131 8,1 días Tiroides

Hierro – 59 45,1 Globulos rojos

Fósforo - 32 14,3 Ojos, Higado y tumores

Tecnecio - 99 6 hrs Corazon, huesos, hígado y pulmones

Sodio - 23 14, 8 hrs Sistema circulatorio

Aplicaciones de los radioisótopos INDUSTRIA

• Permite identificar diversas variables propias del proceso .

Ejemplo: Localizar fugas de líquidos o gases que se transportan

por cañerías.

Estudio de Medio Ambiente

• Se utiliza para detección y análisis de contaminantes.

Agricultura

• Son utilizados en el estudio de la efectividad de los nutrientes sobre diferentes cultivos.

Armas nucleares

1- Bombas A. Se basan en la fisión nuclear y usan como combustible uranio, plutonio o polonio y mezclas de ellos, que se fisionan liberando gran cantidad de energía y radiaciones.

2- Bombas H. Se basan en la fusión nuclear, y el combustible es el hidrógeno y el helio.

3- Bomba de neutrones. Es una modificación de la bomba H.