Radiacion Ionizante

RADIACIONES IONIZANTES

La materia está formada por átomos y moléculas que se unen para formar los sólidos. Cada átomo está compuesto de un núcleo con carga positiva y unos electrones que orbitan a su alrededor. El núcleo, a su vez, está formado por protones (+) y neutrones, que se denominan nucleones. Éstos nucleones están formados por quarks.

MATERIA ~ 10-9 m

Átomo

ÁTOMO ~ 10-10 m NUCLEO ~ 10-14 m NUCLEÓN ~ 10-15 m

Electrón

Protón Neutrón

Quarks

Nomenclatura Nuclear

s denotado por donde :

químico del elemento. atómico, número de electrones que giran dor del núcleo (número de es en el núcleo ). másico del núcleo, Z + N o de neutrones en el núcleo 137

55

Cs,

12 6

C,

23 11

Na,

107 47

Ag,

A Z

238 92

X

U

Ejercicio Calcule el numero de protones neutrones y electrones de los siguientes รกtomos รกtomo Protones/e- Nucleones Neutrones Z A N 183 74 183 183-74 74 W 56

Fe

26

56

30

Bi

83

208

125

29

Cu

29

64

35

17

Cl

17

35

18

26

208 64 35

83

Nomenclatura NÚCLIDOS

CARACTERÍSTICAS

ISÓTOPOS

núclidos con el mismo número atómico y distinto número másico

ISÓTONOS

núclidos con el mismo número de neutrones

ISÓBAROS

núclidos con la misma masa atómica

ISÓMEROS

núclidos con el mismo número y masa atómica pero con distinto estado energético. Los isómeros se distinguen añadiendo una "m" al número másico

EJEMPLO 1

11

23

6

9

1

H y 1 3H

Na y

14

19

Cy

Fy

12

7

9

24

14

Mg

N

19m

F

Nomenclatura Que tipo de Núclidos serán?

DESINTEGRACIÓN ALFA DESINTEGRACIÓN DESINTEGRACIÓN BETA MENOS BETA MÁS DESINTEGRACIÓN GAMMA

Partícula Alfa

A, Z

A-4, Z-2 Antineutrino Partícula Beta menos (electrón)

A, Z

A, Z+1

Neutrino Partícula Beta más (positrón) A, Z

A, Z-1

Rayo Gamma (Fotón)

A, Z

A, Z

Las distintas radiaciones tienen distinta capacidad de penetración en los medios materiales debido a las interacciones que intervienen en el proceso de frenado de las partículas y propiedades de las mismas partículas como masa, carga, ...

ALFA α BETA β GAMMA γ NEUTRÓN Papel

Cobre

Plomo

Hormigón

Radiación Gamma 15%

Radón 40%

Radiación Interna 15% Tratamientos Médicos 17%

1 os Otr %

La radiación natural a la que está expuesta la población proviene de la desintegración de isótopos radiactivos en la corteza terrestre, de la radiación cósmica y de los isótopos radiactivos que forman parte de los seres vivos, también llamada radiación interna

Rayos Cósmicos 12%

Los Rayos Cósmicos vienen del espacio con gran energía y dan lugar en la atmósfera a una cascada de partículas de los más variado. Pueden llegar a atravesar la tierra de lado a lado sin detenerse

Los elementos radiactivos naturales se encuentran distribuidos en forma bastante uniforme en las rocas y suelos de la corteza terrestre, la cual está constituida principalmente por basalto y granito

Principales Radionucleidos Nucleo

Símbolo

Uranio-235

235

Uranio-238

238

Vida Media

U

7.04 x 108 años

U

4.47 x 109 años

Torio-232

232

Th

1.41 x 1010 años

Radio-226

226

Ra

1.60 x 103 años

Radón-222

222

Rn

3.82 días

Potasio-40

40

K

1.28 x 109 años

La radiaci贸n interna proviene de las sustancias radiactivas presentes en los alimentos, en el agua y en el aire, las cuales, al ser ingeridas o inhaladas, se absorben en los tejidos vivos.

Los principales is贸topos radiactivos que contiene el cuerpo humano son el potasio-40, el carbono-14 y el tritio

Radiactividad Natural en la Comida Comida

K pCi/kg

Ra pCi/kg

Pl谩tano

3,520

1

Nueces

5,600

1,0007,000

Zanahorias

3,400

0.6-2

Patatas

3,400

1-2.5

Cerveza

390

---

Carne Roja

3,000

0.5

Lim贸n

4,640

2-5

---

0-0.17

Agua del Grifo

40

226

Radiactividad Natural en tu Cuerpo Núcleo Uranio

Masa Total del Nucleo Dentro del Cuerpo 90 µg

Actividad Total del Núcleo Dentro del Cuerpo 30 pCi (1.1 Bq)

Consumo Diario de Núcleos

30 µg

3 pCi (0.11 Bq)

3 µg

17 mg

120 nCi (4.4 kBq)

0.39 mg

31 pg

30 pCi (1.1 Bq)

2.3 pg

1.9 µg

Torio Potasio 40 Radio Carbón 14 Tritio

95 µg

0.4 µCi (15 kBq)

1.8 µg

0.06 pg

0.6 nCi (23 Bq)

0.003 pg

Polonio

0.2 pg

1 nCi (37 Bq)

~0.6 µg

El radón que emana continuamente de la superficie terrestre.

El radón es un gas y por tanto es respirado por los seres vivos.

Cuando este elemento queda atrapado en algún recinto su concentración puede aumentar considerablemente y causar daño en los seres vivos

Uranio Material

La gran mayoría de los materiales que el hombre utiliza en la construcción de casas habitación proceden de elementos que existen en la corteza terrestre, los cuales serán radiactivos en mayor o menor grado, dependiendo de su naturaleza y procedencia

Torio

Potasio

pp m

mBq/g (pCi/g)

pp m

mBq/g (pCi/g)

pp m

mBq/g (pCi/g)

Granito

4.

7

63 (1.7)

2

8 (0.22)

4.

0

1184 (32)

Arenisca

0.

45

6 (0.2)

1.

7

7 (0.19)

1.

4

414 (11.2)

Cemento

3.

4

46 (1.2)

5.

1

21 (0.57)

0.

8

237 (6.4)

Hormigón Calizo

2.

3

31 (0.8)

2.

1

8.5 (0.23)

0.

3

89 (2.4)

Hormigón Arenisca

0.

8

11 (0.3)

2.

1

8.5 (0.23)

1.

3

385 (10.4)

Dry wallboard

1.

0

14 (0.4)

3

12 (0.32)

0.

3

89 (2.4)

Derivados del Yeso

13 .7

186 (5.0)

16 .1

66 (1.78)

0.

02

5.9 (0.2)

Yeso Natural

1.

1

15 (0.4)

1.

8

7.4 (0.2)

0.

5

148 (4)

Madera

-

-

-

-

11 .3

3330 (90)

Ladrillo de Arcilla

8.

2

111 (3)

10 .8

44 (1.2)

2.

3

666 (18)

El uso de la radiación en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades se ha convertido en una herramienta básica en medicina. Con ella se ha podido realizar exploraciones del cerebro y los huesos, tratar el cáncer y usar elementos radiactivos para dar seguimiento a hormonas y otros compuestos químicos de los organismos.

Diagnóstico Radiológico (Rayos X)

Medicina Nuclear Radioterapia

¿Qué es radiación?

Es la propagación de energía a través del espacio.

Puede ser en forma de radiación electromagnética

Radiactividad y radioisotopos

La radiactividad no es nada nuevo.

Existe desde que se formó la Tierra hace 4500 millones de años. No se puede percibir por el olfato, el gusto, el tacto, el oído ni la vista.

Sólo en los últimos años se ha aprendido a detectarla, medirla y controlarla.

Radiactividad y radioisotopos La radiactividad es una propiedad de ciertos elementos químicos cuyos núcleos atómicos son inestables: con el tiempo, para cada núcleo llega un momento en que alcanza su estabilidad al producirse un cambio interno, llamado desintegración radiactiva, que implica un desprendimiento de energía conocido de forma general como "radiación".

Becquerel, estudiando la fluorescencia, descubrió que algunas sustancias emiten espontáneamente, sin estimulación previa, y de manera continua, radiación.

Radiactividad y radioisotopos Son radiactivos aquellos elementos que tienen un número muy elevado de protones y neutrones.

137

55Cs,

12 6

C,

23 11

Na,

107 47

Ag,

238 92

U

Radioisótopos El núcleo contiene protones y neutrones los cuales se conocen como nucleones. Los núcleos que son radiactivos emiten radiación espontáneamente. Estos núcleos radiactivos se llaman radionúcleidos y aquellos átomos que lo contienen reciben el nombre de Radioisótopos.

CONTENIDO

•CONCEPTO •GENERALIDADES •TIPO Y CARACTERÍSTICAS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES •INTERACCION DE RAD. CON LA MATERIA • ABSORCION Y ATENUACION •CAPAS HEMIREDUCTORAS

Radiaciones Ionizantes: Concepto La Radiación Ionizante consiste en partículas, que causan la separación de electrones de átomos y moléculas. Pero algunos tipos de radiación de energía relativamente baja, como la luz ultravioleta, sólo puede originar ionización en determinadas circunstancias.

Elemento 1 inestable debido al exceso de energía

Radiación gamma (radiación electromagnética de la misma naturaleza de la luz)

CONTENIDO

•CONCEPTO •GENERALIDADES •TIPO Y CARACTERÍSTICAS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES •INTERACCION DE RAD. CON LA MATERIA • ABSORCION Y ATENUACION •CAPAS HEMIREDUCTORAS

Radiaciones Ionizantes: Generalidades MULTIPLOS Y SUBMULTIPLOS

Radiaciones Ionizantes: Generalidades

Ionización Consiste en partículas, incluidos los fotones, que causan la separación de electrones de átomos y moléculas.

Si se suministra suficiente energía al electrón este puede alejarse tanto del núcleo que llegue a escapar de él, quedando el átomo cargado positivamente. Este proceso se conoce como ionización. Los electrones de las capas profundas (cercanas al núcleo) necesitan más energía para ser arrancados que los de las capas superficiales.

Radiaciones Ionizantes: Generalidades

Excitación

Fotó n

Si por cualquier motivo los electrones pasan de su nivel fundamental a una capa más alejada se dice que le átomo se encuentra excitado. En esta situación los átomos no son estables, y tienden a volver a su estado fundamental (desexcitación), es decir los electrones tienden a caer a las capas más profundas. En este proceso pueden emitirse fotones de energía igual a la diferencia de energía entre las capas que salta el electrón.

Cuanto más separadas estén las capas de mayor energía será el fotón emitido. Como existen muchas capas en la corteza atómica los fotones emitidos pueden ser de distintas energías.

CONTENIDO

•CONCEPTO •GENERALIDADES •TIPO Y CARACTERÍSTICAS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES •INTERACCION DE RAD. CON LA MATERIA • ABSORCION Y ATENUACION •CAPAS HEMIREDUCTORAS

TIPO Y CARACTERÍSTICAS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES

Radiación Directamente Ionizante

Radiación Indirectamente Ionizante

La radiación ionizante directa consta de partículas cargadas, que son los electrones energéticos (llamados a veces negatrones),los electrones, los positrones, los protones, las partículas alfa, los mesones cargados, los muones y los iones pesados (átomos ionizados). Este tipo de radiación ionizante interactúa con la materia sobre todo mediante la fuerza de Coulomb, que les hace repeler o atraer electrones de átomos y moléculas en función de sus cargas.

La radiación ionizante indirecta es producida por partículas sin carga. Los tipos más comunes de radiación ionizante indirecta son los generados por fotones con energía superior a 10 keV (rayos X y rayos gamma) y todos los neutrones.

INTERACCIÓN DE LAS RADIACIONES Cuando una partícula cargada ingresa en un material, esta interactúa electromagnéticamente con los electrones que giran alrededor del núcleo y con el propio núcleo, el que tiene carga Ze. La interacción produce principalmente la ionización y excitación de los átomos que se encuentran en el camino de las partículas así como la correspondiente perdida de la energía de estas partículas

INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA

gamma y X. Los fotones de los rayos X y gamma interactúan con la materia y causan ionización de tres maneras diferentes como mínimo:

1. Efecto Fotoeléctrico Los fotones de energía más baja interactúan sobre todo mediante el efecto fotoeléctrico, por el que el fotón cede toda su energía a un electrón, que entonces abandona el átomo o molécula.

El fotón desaparece.

INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA EFECTO COMPTON 2. Efecto Compton Los fotones de energía intermedia interactúan fundamentalmente mediante el efecto Compton, en virtud del cual el fotón y un electrón colisionan esencialmente como partículas.

El fotón continúa su trayectoria en una nueva dirección con su energía disminuida, mientras que el electrón liberado parte con el resto de la energía entrante (menos la energía de unión del electrón al átomo o a la molécula).

INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA PRODUCCION DE PARES Un fotón puede desaparecer (en presencia de un átomo) creando un par electrón-positrón Energía umbral : 1,022 MeV Proceso significativo sólo a energías grandes (>5 MeV)

INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA

Con un fotón dado puede ocurrir cualquiera de estos supuestos, salvo que la producción de pares sólo es posible con fotones de energía superior a 1,022 MeV. La energía del fotón y el material con el que interactúa determinan qué interacción es la más probable.

muestra las regiones en las que predomina cada tipo de interacción en función de la energía del fotón y del número atómico del absorbente.