Fisica Nuclear

INTRODUCCIÓN.

El siguiente trabajo presenta los conceptos básicos y sus derivaciones de la física nuclear, analizaremos algunos fenómenos que tienen lugar en el núcleo de los átomos. Después de revisar las partículas que forman el núcleo atómico, se presentan las características de la fuerza que las mantiene unidas. Nos introduciremos a las características de la radiactividad y sus aplicaciones, los tipos de emisión de radiación y sus características, y los efectos que puede causar al ser expuesto a cierta radiación. También definiremos los conceptos de reacción nuclear, así como los tipos que existen y los usos de la fisión y fusión nuclear.

OBJETIVO:

El objetivo de este trabajo es que el lector conozca algunos de los principales conceptos de la radioactividad, así como conocer sus aplicaciones y sus funciones. Y todo lo que se deriva por la física nuclear.

5.1 CONCEPTOS BÁSICOS.

Definición:

La física nuclear la podemos definir en un contexto más amplio como la rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. Explica el estudio de los núcleos atómicos y sus propiedades, y las fuerzas que actúan entre sus constituyentes: protones y neutrones denominados generalmente nucleones.1

Fuerza nuclear:

La fuerza nuclear es aquella fuerza que tiene origen exclusivamente en el interior de los núcleos atómicos.2 Existen dos fuerzas nucleares, las cuales forman parte de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza que son la fuerza fuerte que es la que mantiene unidos protones y neutrones en el núcleo atómico y la fuerza débil que es la responsable de ciertos tipos de radiactividad como por ejemplo la desintegración de un neutrón en un protón.3

5.2 RADIOACTIVIDAD.

Definición:

La radioactividad es la emisión espontánea de partículas (alfa, beta, neutrón) o radiaciones (gamma, captura K), o de ambas a la vez, procedentes de la desintegración de determinados nucleídos que las forman, por causa de un arreglo de su estructura interna.4

Aplicaciones:

Aunque la radioactividad se utiliza principalmente para la producción de energía eléctrica en las centrales nucleares ésta no es la única utilidad de esta misma, tiene otras aplicaciones en ciertos campos:

• Aplicaciones industriales: con fines de análisis y control de procesos.

• Aplicaciones médicas: en diagnóstico y terapia de enfermedades.

• Aplicaciones agroalimentarias: en la producción de nuevas especies, tratamientos de conservación de los alimentos, lucha contra las plagas de insectos y preparación de vacunas.

• Aplicaciones medioambientales: en la determinación de cantidades significativas de sustancias contaminantes en el entorno natural.

• Otras aplicaciones: como la datación, que emplea las propiedades de fijación del carbono-14 a los huesos, maderas o residuos orgánicos, determinando su edad cronológica, y los usos en Geofísica y Geoquímica.5

Emisiones radioactivas:

Existen tres tipos de emisiones radiactivas las cuales son:

Emisión de partículas Alfa (α):

• Son átomos de He doblemente ionizados, es decir, que han perdido dos electrones.

• La emisión de este tipo de radiación ocurre en átomos de elementos muy pesados.

• El núcleo de estos átomos tiene más neutrones que protones.

Emisión de partículas Beta (β):

• Tienen una carga negativa y una masa muy pequeña.

• Son frenadas por metros de aire, una lamina de aluminio o unos cm de agua.

• Se origina en un proceso de reorganización de nuclear en que el núcleo emite un electrón, junto con una partícula no usual, casi sin masa, denominada antineutrino que se lleva algo de la energía perdida por el núcleo.

• Cuando un núcleo expulsa una partícula beta, un neutrón es transformado en un protón.

Emisión de partículas Gama (λ)

• Tienen su origen en el núcleo excitado generalmente, tras emitir una partícula alfa o beta, el núcleo tiene todavía un exceso de energía, que es eliminado como ondas electromagnéticas de elevada frecuencia.

• No poseen carga ni masa; por tanto la emisión de rayos gamma por parte de un núcleo no conlleva cambios en su estructura.

• Su energía es variables, pero en general pueden atravesar cientos de metros en el aire, y son detenidas solamente por capas grandes de hormigón, plomo o agua.

Dibujo 4. Emisiones radioactivas

Niveles de radiación:

El siguiente listado indica los niveles de radiación y sus efectos en las personas.

• 0,01 milisieverts: Radiografía dental.

• 0,1 milisieverts: Radiografía de pecho.

• 0,4 milisieverts: Mamografía.

• 1,02 milisieverts: Radiación por hora detectada en Fukushima el 12 de marzo.

• 2 milisieverts: Radiación que recibimos anualmente de forma natural.

• 9 milisieverts: Exposición que una tripulación del vuelo Nueva York-Tokio recibe en un año.

• 10 milisieverts: Tomografía axial computarizada de todo el cuerpo.

• 100 milisieverts: Límite de radiación recomendado cada cinco años para los trabajadores.

• 350 milisieverts: Exposición a partir de la cual fueron recolocados los residentes de Chernóbil.

• 400 milisieverts: Radiación máxima que emitió la planta de Fukushima ayer, por hora.

• 1.000 milisieverts: Una sola dosis podría causar vómitos, mareos, náuseas, pero no la muerte.

• 5.000 milisieverts: Una sola dosis podría matar al 50 por ciento de las personas que se vean expuestas.

• 6.000 milisieverts: Dosis de los trabajadores de Chernóbil que murieron en un mes.

• 10.000 milisieverts: El 100 por ciento de las personas que la reciben muere en semanas.6

Unidades de medida:

Existen varios tipos para medir la radiación:

• El

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