RADIACIÓN Y SUS EFECTOS EN LOS MATERIALES
Enviado por Alonso Muñoz Gambini • 26 de Noviembre de 2017 • Monografía • 6.873 Palabras (28 Páginas) • 263 Visitas
RADIACIÓN Y SUS EFECTOS EN LOS MATERIALES
D. A. Muñoz
Facultad de Ciencias Físicas
E.A.P. Física
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
06 de noviembre de 2015
CONTENIDO
1. Introducción 2
2. Radiación. 2
2.1.1. Dispersión Múltiple. 5
2.1.2. Efecto Cherenkov. 7
2.1.4. Información general de las interacciones electromagnéticas de partículas cargadas 12
2.2. Interacción de los rayos X y los rayos gamma en la materia 13
2.2.1. Efecto fotoeléctrico. 13
2.2.2. Dispersión Compton. 15
2.2.3. Producción de pares. 17
2.3. Interacción de los Neutrones 18
3. Daño por irradiación en reactores 18
3.1. Teoría de daño por radiación 19
3.2. Teoría de la cascada 23
4. Efectos de la radiación neutrónica en las propiedades mecánicas 24
4.1. Fragilización 24
4.2. Hinchamiento 25
4.3. Creep de irradiación 26
5. Blindaje 26
5.1. Blindaje para partículas cargadas 27
5.2. Blindaje para radiación gamma y rayos X 27
5.3. Blindaje para neutrones 27
6. Bibliografía 28
- Introducción
La radiación ionizante es aquella interactúa con los núcleos y los electrones de los átomos con una probabilidad de ocurrencia que depende del tipo de radiación, la energía involucrada y el tipo de medio con el cual va a interactuar.
Es importante conocer estas interacciones y sus efectos, de esta manera se pueden desarrollar las bases físicas para el estudio de efectos dañinos de la radiación. Dividiremos su estudio de la siguiente manera: interacción de partículas cargadas, interacción de los neutrones e interacción de los rayos gamma y rayos X.
El daño por irradiación no sólo preocupa en los materiales estructurales del reactor y en la deposición de residuos radiactivos, también es clave para el estudio de dosimetría, blindaje, etc.
- Radiación.
Cuando las partículas interaccionan con la materia producen una serie de efectos como ya habiamos mencionado, que son función de:
- Tipo de partícula
- Energía
- Medio con el cual se interactúa
- Interacción de partículas cargadas
Cuando una partícula cargada penetra la materia interactúa con los electrones y el núcleo.
Las interacciones con los electrones y con los núcleos en la materia darán lugar a efectos muy diferentes.
Supongamos que la partícula cargada es un protón. Si el el proton choca con un núcleo, transferirá parte de su energía al núcleo y su direccion será cambiada. El protón es mucho más ligero que la mayoría de los núcleos y la colision con un núcleo provocará poca pérdida de energía. Utilzando cinemática no relativista y las leyes de la conservación, que la máxima transferencia de energía en el choque de un protón de masa m con u núcleo de masa M está dado por:
[pic 1]
Si la masa del protón es mucho menor que la masa del núcleo, tenemos:
[pic 2]
En un choque con un núcleo el protón perderá poca energía, pero su dirección puede ser cambiado por completo; incluso puede rebotar hacia atrás.
Por otro lado, en las colisiones con los electrones una gran cantidad de energía puede ser transferida a los electrones, pero la dirección del protón sólo se puede cambiar ligeramente.
Entonces podemos decir que, la mayor pérdida de energía del protón es debido a las colisiones con los electrones, y la mayoría del cambio de dirección es debido a las colisiones con los núcleos.
Un protón y, más en general, cualquier partícula cargada, penetrando en la materia deja detrás una estela de átomos excitados y electrones libres que han adquirido un poco de energía en la colisión.
Algunos de los electrones adquieren la energía suficiente para recorrer distancias macroscópicas en la materia. Estos electrones de alta energía se denominan a veces δ-electrones[1]. Estos tienes energía suficiente para excitar o ionizar los átomos en el medio.
Este tipo de pérdida de energía debido a la interacción de la partícula cargada con electrones se refiere a menudo como "la pérdida de energía debido a la ionización”. Esto, estrictamente hablando, no es correcto ya que muchos átomos sólo son llevados a un estado excitado,pero no ionizado.
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