File - Ciencias de la tierra y del medio ambiente

FUENTES Y EFECTOS
DE LA RADIACTIVIDAD
Marisol 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.
CLASIFICACIÓN

Naturales
Puede ser radiación visible (como la
luz) o invisible (los rayos ultravioleta)
y es del orden del 88% de la radiación
total recibida por el ser humano,
clasificándose en:
-Radiación cósmica: 15%
-Radiación de alimentos, bebidas ,
etc.: 17%
-Radiación de elementos
naturales: 56%

Artificial
Provienen de fuentes creadas por el
hombre; la radiación artificial total recibida
por el ser humano es del orden del 12%
de todas las radiaciones recibidas. Se
clasifica de la siguiente manera:
-Televisores y aparatos
domésticos: 0.2%
-Centrales nucleares: 0.1%
-Radiografías médicas: 11.7 %
EMISIONES DE FUENTES
RADIACTIVAS
- El dibujo muestra
la capacidad de
penetración de:
partículas alfa,
beta y rayos
gamma.

Radiaciones alfa: Son
núcleos de Helio
cargados positivamente
con alto poder de
ionización. Una
partícula alfa está
formada por dos
protones y dos
neutrones que actúan
como una única
partícula. Cuando un
núcleo radiactivo
inestable emite una
partícula alfa, éste se
convierte en un núcleo
de un elemento distinto.

Radiaciones beta +
(ß+): La emisión de un
positrón, partícula de
masa igual al electrón y
de carga positiva, es
conocida como
desintegración ß +. Es
el resultado de la
transformación de un
protón en un neutrón y
un positrón.
Todas las radiaciones ß
tienen un poder de
ionización algo inferior
a las alfa y un mayor
poder de penetración.

Radiaciones beta - (ß-):
La desintegración ß - es
la emisión de un
electrón como
consecuencia de la
transformación de un
neutrón en un protrón y
un electrón.

Desintegración beta
-En la izquierda, un neutrón se convierte en un protón
emitiendo un antineutrino y una partícula beta
cargada negativamente.
-En la de la derecha, un protón se convierte en un
neutrón emitiendo un neutrino y una partícula beta
positivamente cargada.
 Radiaciones
gamma: Es la
emisión de fotones de gran
energía en forma no corpuscular
del núcleo del átomo tras sufrir
una desintegración radiactiva.
Son radiaciones
electromagnéticas con un poder
de ionización relativamente bajo
y una gran capacidad de
penetración
La energía del rayo
gamma
corresponde a la
diferencia de
energías entre el
núcleo original y
los productos de la
desintegración.
Cada isótopo
radiactivo emite
rayos gamma con
una energía
característica.
 Rayos
X: Se originan en los orbitales
de los átomos. Se producen como
consecuencia de la acción de
electrones rápidos sobre los átomos
y tienen, como la radiación gamma,
una naturaleza electromagnética. La
energía de los rayos X es inferior a la
de las radiaciones gamma.
 Elementos radiactivos

Americio
Elemento químico radiactivo artificial,
generado en explosiones nucleares y
reactores nucleares a base de
plutonio, emitiendo partículas alfa al
desintegrarse ;los isótopos mas
importantes son:
-Americio-241
-Americio-243

Cesio
El cesio radiactivo sólo proviene de
las explosiones nucleares o la
desintegración del uranio ;los
isótopos se desintegran emitiendo
partículas beta (electrones) y son:
-Cesio-134(periodo de
semidesintegración de 2 años)
-Cesio-137(periodo de
semidesintegración de 30 años)

Radio
Se forma cuando el uranio y el
torio (que se encuentran en
cantidades pequeñas en la
mayoría de las rocas y del suelo)
se desintegran en el ambiente;
los dos isótopos principales son:
-Radio-226
-Radio-228

Uranio
Aparece en la naturaleza forma parte
de minerales. El uranio natural es una
mezcla de tres tipos o isótopos (con
diferentes características radiactivas)
llamados:
-U-234(periodo de semidesintegración
de 200 mil años)
-U-235(periodo de semidesintegración
de 700 millones de años)
-U-238(periodo de semidesintegración
de 5 mil millones de años)

Plutonio
Se pueden encontrar en el ambiente, debido
a las pruebas nucleares; Los isótopos más
comunes son:
-Plutonio-238
-Plutonio-239
Cuando el plutonio se desintegra, se divide
en dos partículas, radiación "alfa" (núcleo
de helio) e "hijo" es también radiactivo y
continúa desintegrándose hasta que forme
un elemento no radiactivo. Durante estos
procesos, se emiten de radiación alfa, beta y
gamma.
 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 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
Efectos hereditarios
Efectos somáticos
Efecto estocástico
(la gravedad dependen
de la dosis. Se
relaciona con las
Efecto determinista
(la gravedad depende
de la dosis. Se
relaciona con la
mutaciones)
letalidad)
Ejemplo:
Anormalidades
hereditarias
Ejemplo:
Carcinogénesis
Ejemplo: Anemias,
caída de cabello,
esterilidad
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
ÓRGANO
DOSIS (mSv)
Todo el organismo
50
Piel
500
Manos
500
Cristalino
150
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
PAIS
PRODUCCIÓN EN
1995* (TWH**)
Estados Unidos
705.7
Francia
377.3
Japón
287.8
Alemania
154.1
Canadá
100.3
Rusia
98.7
Reino Unido
89.5
Ucrania
70.5
Suecia
69.9
Corea del Sur
64.0
España
55.4
Bélgica
41.4
Suiza
24.8
* Sólo se recogen las
producciones
superiores a 20 TWh
** 1 teravatio hora
(TWh) = 1012 Wh =
109 kWh
 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

Almacenamient
o 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 GEIGER
Es un
dispositivo
utilizado para
detectar la
presencia e
intensidad de la
radiación
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
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.