TÍTULO: Periodo de desintegracion radiactiva de un radionuclido I

MAESTRIA EN PROTECCION RADIOLOGICA
CODIGO:
LABPR-003
FECHA:
_____/_____/_____
INSTRUCTOR:
_____________________
TÍTULO: Periodo de desintegracion radiactiva de un radionuclido
I.
Objetivo:
Determinar el periodo de desintegración radiactiva de un radionúclido.
II. Introducción:
Los átomos radioactivos no tienen sus núcleos ordenados en estados de energía
estable. En la búsqueda de estabilidad sus núcleos se reordenan emitiendo energía.
A este proceso se le conoce como desintegración radioactiva. La desintegración
radiactiva responde a las leyes estadísticas y sus propiedades son independientes
de cualquier influencia del entorno, por ejemplo, presión, temperatura, campos
eléctricos, campos magnéticos, reacciones químicas, etc. La desintegración
radioactiva es una característica de cada nucleído en particular que se puede utilizar
para identificarlo.
La desintegración radioactiva se define de acuerdo a la siguiente ecuación:
𝑁 = 𝑁0 𝑒 −𝜆𝑡
Donde N es el número de núcleos que quedan sin desintegrar, N0 es el número de
núcleos iniciales. La constante de desintegración (𝜆) es la probabilidad por unidad de
tiempo de que los núcleos pertenecientes a una muestra radioactiva se desintegren.
La vida media o periodo de semi-desintegración (T1/2 ) es comúnmente empleada en
lugar de la constante de desintegración y se define como el tiempo que tarda una
muestra radiactiva en reducirse a la mitad.
N = N0/ 2
𝑁0
= 𝑁0 𝑒 −𝜆
2
𝑇1⁄ =
2
𝑇1/2
ln(2)
𝜆
En la figura 1 se presenta el gráfico de N/N0 en función del tiempo.
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Figura 1
Si se desconoce el período de semi-desintegración T1/2 de una fuente radiactiva, es
posible determinarlo mediante la medición de su actividad en distintos periodos de
tiempo.
Ejemplo:
Se toman las siguientes lecturas de una fuente manteniendo las mismas
condiciones:
Tiempo 1: 10; Actividad 1: 2000
Tiempo 2: 30; Actividad 2: 500
𝐴 = 𝐴0 𝑒 −𝜆𝑡
500 = 2000 𝑒 −𝜆(30−10)
𝜆 = 0.069
𝑇1⁄ =
2
𝑇1⁄ =
2
ln(2)
𝜆
ln(2)
= 10
0.069
Este mismo resultado puede obtenerse gráficamente:
Si graficamos estos dos puntos en papel semi logarítmico tenemos:
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Figura 2
Siguiendo la definición de período de desintegración, se toma sobre la gráfica un
𝐴
punto cualquiera (A1,t1) y luego se busca en las ordenadas el valor 𝐴2 = 21. La
abscisa correspondiente a 𝐴2 será t2 . El intervalo de tiempo Δt = t2 – t1 es igual al
período de semi desintegración. Ya que en dicho intervalo, la actividad disminuyó de
A1 a la mitad.
En la figura se eligió A1 =1000 por lo que:
t1 = 20
A2= 500
t2 = 30
A partir de estos datos calculamos:
𝑇1⁄ = 30 – 20 = 10
2
III.
Materiales:
1. Procedimiento
2. Fuente radioactiva
3. Instrumento de detección.
4. Papel milimetrado y papel semilogaritmico (tres ciclos)
5. Calculadora, lápiz y pluma.
6. Mesa de trabajo.
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IV.
Procedimiento:
1. Abrir
su
navegador
y
dirigirse
a
la
siguiente
página
web:
http://www.pruebasradvirtual.com/. Aparecerá la siguiente pantalla (Figura 3)
con un listado de laboratorios:
Figura 3
2. Escoger el Laboratorio # 3
haciendo clic sobre el texto (Periodo de
desintegración de un radio nucleído).
Nota: Si requiere una copia del procedimiento, puede descargarlo haciendo clic
en el icono
.
Aparecerá la pantalla de la Figura 4.
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Figura 3
En la imagen de la Figura 4 se observa un contador virtual Geiger Müller.
Para iniciar el conteo, se presiona en el botón indicado como COUNT sobre
la imagen (detalle en Figura 5). El indicador de conteo se ilumina en rojo:
Figura 4
Para detener el conteo, se presiona el botón de STOP. El indicador rojo se
apaga.
Para seleccionar la muestra, se presiona en el área de radio nucleído y
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aparecerán varias opciones de acuerdo a lo indicado en la Figura 6.
Figura 5
3. Obtener tres medidas de fondo (adquisiciones de 30 segundos), calcular
el promedio y anotar sus resultados en la tabla No. 1.
TABLA No.1. REGISTRO DEL FONDO
Conteo 1
Conteo 2
Conteo 3
Promedio
4. Escoger la fuente o radionúclido (A, C, D, E)
5. Escoger la unidad de tiempo más pequeña (minutos) e ir registrando las
cuentas (brutas) en adquisiciones de 30 segundos a diferentes tiempos.
Si no hay variación significativa, pase a la siguiente escala y repita el
procedimiento hasta detectar cambios en las lecturas.
6. Proceda a llenar la Tabla No. 2, con adquisiciones a distintos tiempos.
Trate de conseguir que el conteo inicial (tiempo 0) se reduzca a un poco
más de la mitad.
Nota: Recuerde que todas sus mediciones deben tener el mismo tiempo
de adquisición (30 segundos)
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Tabla No. 2. Mediciones de la fuente
según Tiempo
Tiempo
0
Cuentas Brutas
Cuentas Netas
7. Repita el procedimiento para cada una de las muestras (A, C, D, E).
V.
Análisis de resultados:
1. A partir de los datos recopilados graficar Cuentas vs t para cada una de las
muestras en papel milimetrado y en papel semi logarítmico.
2. Comente brevemente sobre la descripción de las dos gráficas.
3. Cuáles son los 2 elementos relevantes para seleccionar el tipo de papel?
4. Determine la vida media de cada radionúclido a partir de los gráficos obtenidos.
5. Determine el valor de la constante de decaimiento en los gráficos.
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VI.
Investigación Complementaria:
1. Cuál sería el periodo de desintegración si la actividad inicial se duplica?
2. Cuál podría ser el radionúclido?
3. Escriba la ecuación de la curva de decaimiento de acuerdo a la vida media
radiactiva o constante de decaimiento.
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