Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Radioatividade

Radioatividade

Nós definimos radioactividade como a emissão espontânea de partículas (partículas alfa, beta, partículas neutrões) ou radiação gama (captura, K), ou ambos ao mesmo tempo, a partir do decaimento de certos nuclidos que são, devido a um arranjo sua estrutura interna.

O decaimento radioativo ocorre em núcleos atômicos instáveis, isto é, aqueles que não possuem energia de ligação suficiente para manter o núcleo unido devido a um excesso de prótons ou nêutrons.

A radioatividade pode ser natural ou artificial. Na radioatividade natural, a substância já a possui no estado natural. Na radioatividade artificial, a radioatividade foi induzida pela irradiação.

Tipos de radiação

Entre os elementos leves, as radiações mais frequentes são:

  • Beta b - radiações , que são elétrons do núcleo
  • Beta b + radiação , que são pósitrons do núcleo
  • Raios gama (g), que são ondas eletromagnéticas de alta energia
  • Captura Eletrônica (desintegração K)

Radiações a são características de elementos pesados.

Cada tipo de emissão radioativa tem poder de penetração diferente na matéria e poder de ionização diferente (capacidade de remover elétrons dos átomos ou moléculas com os quais colide). Eles podem causar sérios danos aos seres vivos.

Partícula alfa

As partículas alfa (α) ou alfa são uma forma de radiação com alta energia ionizante, corpuscular e com baixa capacidade de penetração devido à alta seção transversal. Eles consistem em dois prótons e dois nêutrons unidos por uma força forte. As partículas alfa pertencem à família elion. O decaimento beta é mediado por uma força fraca, enquanto o decaimento alfa é mediado por uma força forte.

As partículas alfa emitidas são tipicamente por nuclidos radioactivos elementos pesados, por exemplo, isótopos de urânio, plutónio, tório, rádio, etc., em um processo chamado de decaimento alfa. Por vezes, esta decomposição deixa o núcleo num estado animado e, portanto, o excesso de energia pode ser removida com a emissão de raios gama.

Os raios alfa, devido à sua carga elétrica, interagem fortemente com a matéria e, portanto, são facilmente absorvidos pelos materiais e podem viajar apenas alguns centímetros no ar. Eles podem ser absorvidos pelas camadas mais externas da pele humana e, portanto, não ameaçam a vida a menos que a fonte seja inalada ou ingerida. Neste caso, os danos seriam, por outro lado, maiores do que aqueles causados ​​por qualquer outra radiação ionizante. Se a dose fosse alta o suficiente, todos os sintomas típicos de envenenamento por radiação apareceriam.

Partícula beta

A radiação beta é uma forma de radiação ionizante emitida por certos tipos de núcleos radioativos.

A radiação beta toma a forma de partículas beta (β), que são partículas de alta energia, ejetadas de um núcleo atômico em um processo conhecido como decaimento beta. Existem duas formas de decaimento beta, β - e β +, que emitem respectivamente um elétron ou um pósitron.

Em decaimento β, um nêutron torna-se um próton, um elétron e um antineutrino eletrônico.

Em β + decaimento (observável em núcleos ricos-protão), um protão interage com um antineutrino de electrões para um neutrão e um positrão (ainda a ser observada deterioração directamente protão no positrões).

La interacción de las partículas beta con la materia generalmente tiene un rango de acción diez veces mayor y un poder ionizante igual a una décima en comparación con la interacción de las partículas alfa. Están completamente bloqueados con unos pocos milímetros de aluminio.

Rayos gamma

Los rayos gamma son radiaciones electromagnéticas producidas por la radioactividad. Estabilizan el núcleo sin cambiar su contenido de protones. Normalmente la radiación suele acompañar a otro tipo de emisión. Penetran más profundamente que la radiación a o b beta, pero son menos ionizantes.

Los rayos gamma pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.

Radionucleidos

Un radionucleido es el conjunto de los núcleos radioactivos de una misma especie. Todos los núcleos radioactivos que forman un radionucleido tienen una radiactividad bien definida, común a todos ellos, que los identifica; de la misma forma que un tipo de reacción química identifica los elementos que participan.

 

Cuantitativamente, la radioactividad es un fenómeno estadístico. Por este motivo, para valorarlo hay que observar el comportamiento de un conjunto de núcleos de la misma especie. Por la ley de los grandes números, se define una constante radioactiva λ como la probabilidad de desintegración de un núcleo por unidad de tiempo.

Con esta definición, el número N de núcleos radioactivos de una misma especie que se encuentran en una sustancia en un instante t es dado por N = No · e-λt, donde No es el número de núcleos radioactivos que había antes de que transcurriera el tiempo t. En realidad, difícilmente una sustancia radioactiva es formada por un solo radionucleido, aunque cada uno de sus componentes en desintegrarse se transforma en un núcleo diferente que, a su vez, puede ser también radioactivo.

El radionucleido inicial es llamado padre, y el derivado, hijo. Esta situación puede continuar a lo largo de múltiples filiaciones y el conjunto de todas es llamado familia o serie radioactiva. En este caso, la relación que da el número de núcleos radioactivos presentes es más compleja porque, además de tener en cuenta el número de cada uno de ellos en el instante inicial, hay que considerar que, por desintegración de unos, se forman otros.

El problema se simplifica cuando se quiere conseguir el equilibrio radioactivo (dicho también equilibrio secular en las series radiactivas naturales), que es cuando ha pasado un tiempo suficientemente largo desde que se ha iniciado el proceso de filiación, porque entonces el ritmo de las desintegraciones es impuesto por el radionucleido que tiene la constante radioactiva más pequeña.

Nucleidos radioactivos naturales

En la naturaleza se encuentran unos 300 nucleidos diferentes, de los cuales 25 son radioactivos con un período suficientemente largo para que haya aún hoy en día; otros 35 tienen un período mucho más corto y se crean y se desintegran continuamente en las series radiactivas.

Nucleidos radioactivos artificiales

Han sido creados e identificados más de 1000 radionucleidos artificiales. Las series radioactivas reciben el nombre del nucleido padre de períodos más largo. Hay cuatro. Tres de estas series radioactivas son naturales: la del torio, la del uranio y la del actinio, que terminan en sus propios isótopos estables del plomo.

Estos isótopos tienen respectivamente los números de masa 208, 206 y 207. Respecto a la serie del neptunio, como los radionucleidos que la componen tienen un período corto comparado con la duración de las eras geológicas, no se encuentra en la naturaleza y ha sido obtenida artificialmente. El último nucleido de esta serie es el isótopo 209 del bismuto.

Origen de la radioactividad

La radioactividad fue descubierta en 1896 por Antonie-Henri Becquerel, el cual, al hacer estudios sobre la fosforescencia de las sustancias, observó que un mineral de uranio era capaz de velar unas placas fotográficas que eran guardadas a su lado.

Los efectos de la radioactividad sobre la salud humana

Hay dos efectos principales en la salud causados por la radiación, que actúan a corto y largo plazo y también a distancias más cortas y más grandes.

La radiación causa problemas de salud al matar las células en el cuerpo, y la cantidad y el tipo de daño causado dependen de la dosis de radiación recibida y el tiempo durante el cual se extiende la dosis.

En caso de un accidente nuclear los trabajadores de emergencia pueden recibir un máximo de 100 milisieverts (mSv) para una actuación para salvar bienes. Si la acción de emergencia es para salvar vidas, se admite una exposición a la radiación de un máximo de 250 mSv.

Si una persona recibe entre 250 milisieverts (mSv) y 1 sievert (Sv) en un único día provablemente la exposición radioactiva provoque síntomas de envenenamiento por radiación. Estos síntomas de envenenamiento por radiación pueden ser náuseas, daños en los ganglios linfáticos y daños a la médula ósea.

Si la dosis radioacticva se aumenta hasta 3 Sv, estos mismos efectos son más graves con una probabilidad de contraer infecciones debido a un número reducido de glóbulos blancos en el cuerpo; con tratamiento, la supervivencia es probable pero no está garantizada.

Las dosis más grandes, además de los síntomas mencionados anteriormente, causarán hemorragia, esterilidad y desprendimiento de la piel; una dosis no tratada de más de 3.5 Sv será fatal, y se espera la muerte incluso con tratamiento para dosis de más de 6 Sv.

El nivel de radiación disminuye con el cuadrado de la distancia desde su fuente, por lo que alguien que se encuentre dos veces más alejado de una fuente externa recibirá una cuarta parte de la radiación.

Por lo general, recibir una dosis alta en menos tiempo causa un daño más agudo, ya que las dosis más altas matan a más células, mientras que el cuerpo puede haber tenido tiempo para reparar algún daño con el transcurso de más tiempo entre dosis.

Sin embargo, el material radioactivo que se propaga a un área más amplia puede causar efectos a largo plazo para la salud a través de la exposición prolongada, especialmente si entran a la cadena alimenticia o si se inhalan o ingieren directamente.

Llevar materiales radiactivos al cuerpo también presenta el mayor peligro de los átomos que sufren la descomposición alfa, ya que las partículas alfa no son muy penetrantes y son absorbidas fácilmente por unos pocos centímetros de aire. Fue polonio-210 emisor de alfa que se utilizó para asesinar a Alexander Litvinenko en 2006.

Los isótopos radiactivos del yodo, que sufren un decaimiento beta, pueden acumularse en la glándula tiroides y causar cáncer de tiroides. Los intentos para prevenir esto involucran la distribución de píldoras que incluyen yodo no radiactivo 127 y que inundan la tiroides, evitando la absorción de yodo radioactivo.

Para dosis únicas, como las de las exploraciones médicas, el riesgo de desarrollar cáncer más tarde se estima en alrededor de 1 en 20000 por mSv recibido.

Se estima que la absorción de una dosis acumulada de 1 Sv durante un período de tiempo más largo puede causar cáncer en el 5% de las personas.

Sin embargo, hay desacuerdo sobre si las dosis muy pequeñas, comparables al nivel de radiación de fondo, contribuyen realmente a los efectos sobre la salud.

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Última revisão: 15 de dezembro de 2018

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