Radioprotección II - Universidad de Córdoba

Programa de la asignatura optativa
Radioprotección II
5 créditos
Segundo Ciclo
Prerrequisitos para cursarla: Ninguno
Prof. Manuel R. Ortega Girón
Profesor Titular de Física Aplicada
Departamento de Física Aplicada
Escuela Técnica Superior
de Ingenieros Agrónomos y de Ingenieros de Montes
Universidad de Córdoba
Programa de Radiaciones Ionizantes.
Parte A.- Fundamentos Físicos.
A.1.- Estructura atómica.- El modelo nuclear del
átomo. Aspectos cuantitativos de la dispersión de
Rutherford. Unidades y cantidades fundamentales en
la Física Atómica. Carga y masa del electrón. El
modelo atómico de Bohr. Limitaciones del modelo
de Bohr. De la teoría de Bohr a la Mecánica Ondulatoria. Teoría cuántica del átomo de Hidrógeno. El
spin del electrón. Estructura de los átomos
plurielectrónicos. El concepto de número atómico.
A.2.- Estructura nuclear.- Constituyentes del
núcleo atómico. Equivalencia entre masa y energía.
Nomenclatura. Masas nucleares. Distribución de la
carga nuclear. Tamaño del núcleo. Energía de enlace
por nucleón. Procesos de desintegración nuclear.
Inestabilidad nuclear y Tabla de Núclidos. Modelos
nucleares.
A.3.- Ley de la desintegración radiactiva.- El descubrimiento de la radiactividad. Tipos de procesos
radiactivos. Diagramas de desintegración. Actividad
radiactiva. Decaimiento radiactivo. Semiperiodo.
Vida media. Constantes parciales de desintegración.
Mezclas de actividades simples. Cadenas de desintegración. Máxima actividad del núclido descendiente.
A.4.- Procesos radiactivos.- Radiactividad natural
y artificial. Radiactividad natural. Estimaciones
cronológicas. Radiactividad artificial. Reacciones
nucleares. Emisión de Rayos Gamma y conversión
interna. Emisión de rayos gamma. Transición
isómera. Conversión interna. Radiactividad Alfa.
Emisión de partículas alfa. Teoría de la desintegración alfa. Espectroscopía alfa. Radiactividad Beta.
Desintegración β-. Desintegración β+. Captura
electrónica. Espectro energético de la desintegración
beta. Conservación del momento angular. La hipótesis del neutrino.
A.5.- Interacción de las partículas cargadas con la
materia.- Procesos de interacción de una partícula
cargada con la materia. Teoría clásica de la pérdida
de energía por colisiones. Pérdida radiativa de energía. Relación alcance-energía. Alcance medio y
alcance extrapolado. Fluctuación del alcance.
Interacción de las partículas alfa con la materia.
Interacción de las partículas beta con la materia.
A.6.- Interacción de la radiación electromagnética
con la materia.- Procesos de interacción de la
radiación electromagnética con la materia. Efecto
fotoeléctrico. Efecto Compton. Producción de pares.
Atenuación de los rayos gamma.
A.7.- Interacción de los neutrones con la materia.Interacción de los neutrones con la materia. Fuentes
de neutrones. Fisión nuclear. La reacción en cadena.
Reactores nucleares. Posibles accidentes en una
central nuclear.
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A.8.- Magnitudes y unidades de radiación.Consideraciones generales. Magnitudes estocásticas
y magnitudes no-estocásticas. Fluencia. Exposición.
Dosis absorbida. Kerma. Coeficientes máximos de
transferencia y de absorción de energía. Equilibrio
electrónico. Relaciones entre las diferentes magnitudes de radiación. Dosis integral. Transferencia lineal
de energía (LET).Eficacia biológica relativa (EBR)
y factor de calidad (Q). Dosis equivalente. Índice de
dosis absorbida y de dosis equivalente. Dosis equivalente efectiva.
Parte B.- Detectores de Radiación.
B.1.- Detectores de gas.- Introducción. Cámaras de
ionización. Características generales de las cámaras
de ionización. Cámaras de ionización a impulsos.
Cámaras de ionización con reja. Cámaras de ionización de corriente continua. Medida de la intensidad
en una cámara de ionización. Cámaras integradoras.
Gas de llenado de una cámara de ionización. Contadores proporcionales. Características generales de
los contadores proporcionales. Geometría de los
electrodos. Gas de llenado en un contador proporcional. Extinción. Formación del impulso en un contador proporcional. Contadores proporcionales de flujo
continuo de gas. Contadores Geiger-Müller.
Características generales de los contadores GeigerMüller. Gas de llenado en un contador GeigerMüller. Tiempo muerto y tiempo de resolución.
Curva característica de un contador Geiger-Müller.
Detección de la radiación mediante detectores de
gas. Detección de las radiaciones X y Gamma.
Detección de partículas Alfa y Beta. Detección de
neutrones.
B.2.- Detectores de centelleo.- Introducción. Componentes de los detectores de centelleo. Sustancias
luminiscentes. Sustancias luminiscentes inorgánicas.
Sustancias luminiscentes orgánicas. Acoplamiento
óptico. Fotomultiplicadores. Detección de las radiaciones. Detección de la radiación gamma. Espectrometría gamma mediante detectores de centelleo.
Eficiencia de la detección de radiación gamma.
Detección de partículas cargadas. Detección de
neutrones.
B.3.- Detectores de semiconductor.- Introducción.
Fundamento de los detectores de semiconductor.
Semiconductores intrínsecos. Semiconductores
extrínsecos. Detectores de diodo de unión.
Limitaciones de los detectores de unión. Tipos de
detectores de semiconductor. Detectores de barrera
de superficie. Detectores de unión difusa. Detectores
compensados con Litio. Detectores intrínsecos de
Germanio. Detección de las radiaciones. Detección
de partículas cargadas. Detección de rayos X y
Gamma. Detección de neutrones.
B.4.- Otros detectores.- La emulsión fotográfica.
E.T.S.I.A.M..
Programa de Radiaciones Ionizantes.
Generalidades acerca de la emulsión fotográfica.
Formación de la imagen en la emulsión fotográfica.
Ventajas y desventajas de la emulsión como detector. Respuesta de la emulsión fotográfica a la radiación. Parámetros que la caracterizan. Detectores de
termoluminiscencia. El mecanismo de la termoluminiscencia. Materiales termoluminiscentes.
C.2.- Riesgo de las radiaciones ionizantes.- Concepto de riesgo. Tipos de efectos nocivos de la
radiación. Cuantificación de riesgos. Relación dosisefecto. Factores de riesgo recomendados. Comparación de riesgos. Eficacia de la protección
radiológica. Protección del público en general.
Riesgo colectivo nacional.
B.5.- Electrónica nuclear.- Introducción. Impulsos
y circuitos fundamentales. Generalidades acerca de
los impulsos eléctricos. Impulsos de señal. Impulsos
parásitos. Remodelación de los impulsos. Líneas de
retardo. Circuitos de diferenciación e integración.
Unidades de Electrónica Nuclear. Bastidor y fuente
de alimentación. Fuente de alta tensión. Amplificación de los impulsos. Preamplificador. Amplificador.
Análisis de amplitudes de impulsos. Discriminador
integral. Discriminador diferencial. Contador.
Temporizador. Ratímetros. Unidades que operan
sobre el tiempo de llegada de los impulsos. Sistemas
de Electrónica Nuclear. Sistemas compactos y
modulares. Analizador monocanal. Analizador
multicanal. Analizador de coincidencias y anticoincidencias.
C.3.- El sistema de limitación de dosis.- El sistema
de limitación de dosis de la I.C.R.P. Justificación del
uso de fuentes de radiación. Bases para decidir que
una dosis está optimizada. Consideraciones generales sobre límites de dosis equivalentes. Radiación de
origen natural y límites de dosis recomendados.
Irradiación de origen médico y límites recomendados. Consideraciones sobre personas profesionalmente expuestas. Exposiciones especiales planificadas. Mujeres profesionalmente expuestas. Accidentes y emergencias. Límites de dosis para individuos
del público en general. Límites de dosis de acuerdo
con la legislación española. Grupos de población.
Valores de los límites anuales de dosis para personas
profesionalmente expuestas. Límites de dosis para
menores de 18 años. Personal femenino. Operaciones especiales planificadas. Irradiaciones en emergencias y accidentes. Límites de dosis para el público y población en su conjunto.
B.6.- Estadística: Aplicaciones a las medidas en
radiactividad- Introducción. Nociones de estadística. Valor medio y desviación típica. Distribuciones
de frecuencias. Sucesos aleatorios. Probabilidad de
un suceso. Ley del azar. Probabilidad condicionada.
Sucesos mutuamente excluyentes. Distribuciones de
probabilidad. Distribución binomial. Distribución de
Poisson. Distribución de Gauss. Error en las medidas. Propagación de errores. Aplicaciones a la Física
Nuclear: Recuento de impulsos. Ruido de fondo.
Error debido al tiempo muerto de un sistema detector.
Parte C.- Radioprotección.
C.1.- Conceptos generales en radioprotección.Introducción. Protección contra las radiaciones
ionizantes. Fuentes naturales de radiación. Los rayos
cósmicos. Radiación gamma procedente de la corteza terrestre. Desintegración del Radón. Radiactividad de los alimentos. Dosis totales de origen
natural. Fuentes artificiales de radiación. Aplicaciones médicas de las radiaciones ionizantes. Contaminación radiactiva debida a las pruebas nucleares.
Contaminación radiactiva debida a la producción de
energía nuclear. Personal profesionalmente expuesto
a las radiaciones ionizantes. Otras fuentes artificiales
de radiación. Importancia relativa de las distintas
fuentes de radiación. Protección radiológica. Principios generales. Campo de aplicación. Aceptabilidad
de una práctica determinada. Minimización de las
dosis. Análisis coste beneficio. Límites de dosis
recomendados para efectos estocásticos. Límites de
dosis recomendados para efectos no estocásticos.
Legislación española y organismos competentes.
C.4.- Cálculo de dosis.- Introducción. Cálculo de la
tasa de exposición. Constante específica de radiación
gamma. Cálculo de la dosis absorbida. Tasas de
exposición para fuentes gamma no puntuales. Tasas
de exposición en unidades de rayos X.
C.5.- Protección contra la irradiación externa.Introducción. Distancia. Tiempo. Blindaje. Control
dosimétrico de área. Control dosimétrico personal.
Clasificación y señalización de zonas.
C.6.- Blindajes.- Blindajes para partículas cargadas.
Blindaje para fuentes de partículas alfa. Blindaje
para fuentes de partículas beta. Blindaje para fuentes
de radiación gamma. Consideraciones generales.
Factor de acumulación. Espesor mitad. Materiales
empleados para el blindaje de radiación gamma.
Gráficas para el cálculo de tasas de exposición y de
espesores de blindaje. Blindaje en instalaciones de
radiodiagnóstico. Factores que intervienen en la
estimación del blindaje. Estimación de la barrera
primaria. Estimación de la barrera secundaria. Otras
barreras.
C.7.- Protección contra la irradiación interna.Introducción. Vías de incorporación. Límites anuales
de incorporación. Límites derivados. Control de la
contaminación. Construcción y diseño de laboratorios. Descontaminación del personal. Control de la
contaminación. Clasificación de los radionúclidos de
acuerdo con su radiotoxicidad.
C.8.- Residuos radiactivos.- Clasificación de los
residuos radiactivos. Categorías de los residuos
Universidad de Córdoba.
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Programa de Radiaciones Ionizantes.
radiactivos. Segregación y recogida de residuos
radiactivos. Residuos arrastrados por el aire. Trasvase y vaciado de los recipientes conteniendo residuos
arrastrados por el aire. Trasvase y vaciado de los
recipientes conteniendo residuos radiactivos.
Almacenamiento provisional de los residuos en la
instalación. Evacuación de residuos radiactivos al
medio ambiente. Evacuación en desagües y alcantarillas. Evacuación de efluentes en la atmósfera.
Inhumación e incineración de residuos radiactivos
para su almacenamiento definitivo. Tratamiento de
residuos. Residuos procedentes del ciclo del combustible nuclear.
C.9.- Producción de radionúclidos.- Radionúclidos
naturales y artificiales. Tipos de reacciones nucleares
para la producción artificial de radionúclidos. Reacciones de núcleos ligeros con partículas cargadas.
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Reacciones con partículas cargadas aceleradas.
Reacciones con neutrones. Reacciones de fisión.
Ecuaciones que gobiernan la producción artificial de
radionúclidos por irradiación. Producción de radionúclidos en cascada.
C.10.- Aplicaciones industriales de las radiaciones.- Introducción. Elección de la fuente de radiación. Elección del sistema de detección. Gammagrafía. Medida de espesores. Medida de niveles.
Medida de densidades. Eliminación de la
electricidad estática. Ionización de tubos de descarga. Señales luminosas. Anemómetros. Aplicaciones
industriales de los trazadores. Radioprotección en
Radiografía Industrial.
E.T.S.I.A.M..