CIENCIA TECNOLOGÍA Y AMBIENTE FÍSICA – QUÍMICA – BIOLOGÍA - ROBÓTICA
ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE QUÍMICA NUCLEAR DEFINICIÓN: En los núcleos atómicos ocurren reacciones que son estudiadas por la Química Nuclear. Durante éstas reacciones, el átomo libera gran cantidad de energía, como energía atómica. RADIACTIVIDAD Es el cambio espontánea o artificial (Provocado - Inducido) en la composición nuclear de un núclido inestable con emisión de partículas nucleares y energía nuclear. A.- RADIACTIVIDAD NATURAL Es la descomposición espontánea de núcleos atómicos inestables con desprendimiento de radiaciones de alta energía. Las radiaciones emitidas son de 3 tipos: Alfa, Beta y Gamma
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ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE A.1
RADIACIONES ALFA () Son de naturaleza corpuscular de carga positiva. Constituído, por núcleos de Helio, doblemente ionizado.
4
A.2
= 2 He Viajan a una velocidad promedio de 20 000 km/s. Son desviados por los campos electromagnéticos.
RADIACIONES BETA () Son de naturaleza corpuscular de carga negativa. Son flujo de electrones
01 e A.3
Alcanzan una velocidad promedio de 250 000 Km/s. Son desviados por los campos electromagnéticos.
RADIACIONES GAMMA () Son R.E.M. (radiación electromagnética) No son corpúsculos materiales ni tienen carga (eléctricamente neutros) son pura energía. En el vació viajan a la velocidad de la luz; 300 000 Km/s. No son desviados por los campos electromagnéticos.
PODER DE PENETRACIÓN
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ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE RADIACION
PARTICULA
NOTACION
Alfa
+
4 2
Beta
-
0 1
Gama
0
0 0
, 42 He,
, 01 e,
,
B.- PRINCIPALES FORMAS DE DESINTEGRACION NUCLEAR Durante cualquier emisión de radiaciones nucleares tiene lugar una transmutación, es decir, un elemento se transforma en otro de diferente número de masa y número atómico. Toda ecuación nuclear debe estar balanceada. La suma de los números de masas (Los superíndices) de cada lado de la ecuación debe ser iguales. La suma de los números atómicos o cargas nucleares (Los subíndices) de cada lado de la ecuación deben ser iguales. B.1
DESINTEGRACION ALFA () A A4 4 Z Z2 2
x
Ejemplo B.2.
238 92
4 U234 90Th 2
DESINTEGRACION BETA () A Z
xZA1 y 01
Ejemplo B.3
y
14 6
C147 N 01
DESINTEGRACION GAMMA () A Z
xAZ x 00
14 Ejemplo: 6
C146 C 00
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ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE I.B
RADIACTIVIDAD
Los neutrones adicionales proporcionan la fuerza nuclear adicional que se necesita para mantener reunidos a un número mayor de protones dentro del núcleo.
Cuando el número atómico llega a ser 83, ni los neutrones adicionales son suficientes para mantener la estabilidad y todos los núclidos de Z > 83 son inestables y radioactivos.
Para cada carga nuclear es necesaria una relación neutrón-protón, determinado, para la estabilidad.
la radioactividad es la transformación de núcleos inestables en núcleos con relaciones neutrón-
dentro de un margen
protón más favorable. TRANSMUTACION ARTIFICIAL Es el proceso de transformación de núcleos estables al bombardearlos con partículas o al ser expuesto a una radiación con suficiente energía. A Z
x a ZA1y01
En donde: x : Núcleo estable ó blanco. a : Partícula proyectil o incidente y : Núcleo final : Partícula producida Notación de otras Partículas Partícula
Notación
Protón
1 1
Neutrón
1 0
n
Deuterio
2 1
H
Positrón
0 1
P,11 H
e
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ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE Ejemplo: 9 4
14 7
Be 42 126 C 01 n
N 42 170 O11 H
39 19
36 K 01 n17 Cl 42
Problema: ¿Cuántas partículas alfa y beta emitirá la siguiente relación nuclear.? 238 92
Solución -
4 U 222 86 Rn m 2 n
-
0 1
Balance de carga nuclear:
Balance de Número de masa:
92 = 86 + 2m -n
238 = 222 + 4m + On
n=2
m=4 Rpta. 4 partículas Alfa, 2 partículas Beta B.1.- FISION NUCLEAR
Proceso que consiste en la fragmentación de un núcleo pesado en núcleos ligeros con
desprendimiento de gran cantidad de energía. Esta división, producto de un bombardeo de neutrones, genera 2 a 3 neutrones más. Esta reacción es en cadena.
La fisión nuclear es la que vemos en los reactores nucleares. 1 0
236 90 143 1 n 235 92 U 92 U38 Sn 54 Xe 0 n
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ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE B.2.- FUSION NUCLEAR •
La fusión nuclear consiste en la unión de dos átomos livianos, generando un tercer átomo más pesado y estable.
• •
Para generar esa unión se requiere de una gran cantidad de energía. Se estudia la forma de contener esa energía.
• •
La fusión nuclear aún está en etapa de experimentación. La fusión nuclear continua sólo ha sido observada en el sol y en las estrellas.
•
La conversión del hidrógeno en helio es la principal fuente de energía nuclear. 2 1
H 13 H42 He 01 n
6 3
Li 10 n42 He 31H
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ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE
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ÁREA DE CIENCIA, TECNOLOGÍA Y AMBIENTE Algunas aplicaciones de la energía nuclear •
En la agricultura, por ejemplo, en el control de plagas.
•
Fertilidad de suelos.
•
En los alimentos y su conservación.
•
En medicina, en diagnóstico y tratamiento (medicina nuclear).
•
Como radio-fármacos.
•
En industria, se utiliza para la medición de densidades.
•
En la industria se usa como trazadores.
•
En el medio ambiente, para medir contaminantes.
Problemas de la energía nuclear •
Sin considerar la destrucción que generaría una bomba nuclear, el uso de energía nuclear en tiempos de paz conlleva sus riesgos.
•
El primero de ellos es el tratamiento de sus desechos.
•
Los desechos radiactivos producto de la fisión nuclear son muy peligrosos.
•
Estos desechos pueden emitir radiación por miles de años y esta radiación es muy peligrosa. Puede producir severos daños a la salud de las personas (cáncer por ejemplo) y daños medioambientales.
•
Por otro lado, existe el riesgo de accidentes nucleares, aunque el riesgo es bajo. El accidente más grave que ha ocurrido es el de Chernobyl, en Ucrania.
•
En este accidente se estima que 3.9 millones de km2 fueron contaminados en Europa y se estima que las muertes podrían llegar a 100 mil en varios años.
•
Además, no existen en la práctica recintos que garanticen que en ellos se pueda albergar este tipo de residuos por miles de años.
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