Fundamentos de radiación

1999/11/01 Plazaola, Fernando Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingurumena
• Energia

O núcleo do átomo está formado por neutróns e protones cargados positivamente. A súa estabilidade depende do número de protones e neutróns, e da división entre eles. Un elemento químico pode conter varios isótopos, con diferentes cantidades e divisións, por exemplo uranio 235 e 238 (ambos teñen o mesmo número de protones, 92, xa que o número de protones define o elemento químico, pero o primeiro ten 143 neutróns e o segundo 146, e escríbense como: 23592Ou primeiro e 23892Ou segundo. Os isótopos inestables se desintegran mediante a emisión de partículas alfa, beta ou raios gamma.

1. Partículas alfa helio
   
   son os núcleos do tomate. A súa carga é +2 (dúas protones) e a súa masa móvese cunha gran enerxía (dúas protones máis 2 neutróns). Estando no aire circularán una distancia media de 4,5 cm. e só uns micrómetros no corpo, pero iso si, ionizan todo o que atopan no camiño. As partículas alfa non atravesarán o papel normal ou a pel do corpo, polo que non son perigosas si están fóra do corpo, pero son moi perigosas paira causar cancro se entran dentro do corpo polo nariz ou a boca.
2. as partículas beta son electróns, teñen una carga de -1 (un electrón) e una masa moi pequena. As partículas beta poden percorrer uns metros no aire ou uns centímetros no noso corpo. Non poden atravesar o cristal da xanela ou escapar da cuba de aceiro. Estes tamén son perigosos si entran dentro do corpo, xa que poden ionizar calquera cousa que chocen, pero non son tan perigosas como as partículas alfa.
3. os raios gamma teñen una masa 0 e una carga 0, pero grandes enerxías. Do mesmo xeito que os raios X de alta enerxía, paira protexelos deles necesítanse grandes cubertas, é dicir, formigón, chumbo ou auga.

Nos residuos de alta actividade a radiación de raios gamma é moi alta. Pero só un pequeno grupo de residuos transuránicos emite una radiación beta ou gamma evidente; eles son os alfa-emisores.

A desintegración das mostras radioactivas é estatística e é imposible predicir cando un átomo concreto se desintegra. O que podemos predicir é o tempo que debe transcorrer nunha mostra radioactiva de átomos inestables do mesmo tipo paira desintegrar a metade destes átomos inestables. Este intervalo de tempo denomínase semivesidad (T1/2).

- A actividade (A) representa a velocidade de desintegración (número de desintegracións ocorridas nun segundo) e é proporcional ao número de núcleos inestables. A actividade vai diminuíndo exponencialmente ao longo do tempo segundo a seguinte lei: A = A0e-lt, onde l é proporcional á inversa da semi-vida (A = actividade no instante t, A0 actividade no instante inicial). Canto máis longa sexa a vida media, a actividade deste núcleo radioactivo irá diminuíndo máis lentamente. Plutonio 239, un emisor de alfa moi estendido entre os residuos, ten una vida media de 24.000 anos e o tempo necesario para que a actividade redúzase á metade. Se a vida media é moi curta, a actividade deste núcleo reducirase rapidamente.

- Unidades:

1 Bq (becquerel) = 1 desintegración/s

1 Ci (curie) = 3,7 x 1010 Bq

- Reacción de fisión: división dun núcleo por atrapamiento dun neutrón, por exemplo

23592Ou + 10n > 13552Che + 9740Zr + 4 en 10

235A reacción anterior indica que ao atrapar un neutrón (10n) o uranio pode dividirse en dúas fraccións, una de 135 A do teluro e outra a do 97Zirconio, na que se liberan outros 4 neutróns. Normalmente estes neutróns perderanse sen causar ningún efecto, pero se a cantidade (masa) do 235 Uranio é evidente, pode ocorrer que uno dos neutróns liberados sexa atrapado e prodúzase outro fisión, continuando a reacción de fisión. A masa mínima de núcleo fisionable necesaria paira manter en continuo a reacción de fisión denomínase masa crítica. Se a cantidade de masa é menor, a reacción é sub-crítica e a velocidade das reaccións de fisión diminúe; se a cantidade de masa é maior que a crítica, a reacción é supercrítica e o número de reaccións de fisión aumenta (liberando moita enerxía). Por iso, os residuos fisionables que se depositen nas cubas deben estar en cantidades sub-críticas.