Menu

Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

Radioactivitat

Radioactivitat

Definim radioactivitat com l'emissió espontània de partícules (partícules alfa, partícules beta, neutrons) o radiacions (gamma, captura K), o de totes dues alhora, procedents de la desintegració de determinats núclids que les formen, per causa d'un arranjament en seva estructura interna.

La desintegració radioactiva ocorre en nuclis atòmics inestables, és a dir, aquells que no tenen prou energia d'enllaç per mantenir el nucli unit a causa d'un excés de protons o neutrons.

La radioactivitat pot ser natural o artificial. A la radioactivitat natural, la substància ja la posseeix a l'estat natural. A la radioactivitat artificial, la radioactivitat li ha estat induïda per irradiació.

Tipus de radiacions

Entre els elements lleugers, les radiacions més freqüents són:

  • Les radiacions beta b - , que són electrons procedents del nucli
  • Les radiacions beta b + , que són positrons procedents del nucli
  • Els raigs gamma (g), que són ones electromagnètiques d'alta energia
  • Captura electrònica (desintegracions K)

Les radiacions a són característiques dels elements pesats.

Cada tipus d'emissió radioactiva té diferent poder de penetració en la matèria i diferent poder de ionització (capacitat d'arrencar electrons dels àtoms o molècules amb què topa). Poden causar greus danys en els éssers vius.

Partícules alfa

Les partícules alfa (α) o rajos alfa són una forma de radiació d'alta energia corpuscular ionitzant i amb una baixa capacitat de penetració causa de l'alta secció transversal. Consisteixen en dos protons i dos neutrons units per una força forta. Les partícules alfa pertanyen a la família Elion. La decadència beta està intervinguda per una força feble, mentre que la descomposició alfa està intervinguda per una força forta.

Les partícules alfa són típicament emeses per núclids radioactius elements pesats, per exemple, els isòtops d'urani, el plutoni de tori, de la ràdio, etc., en un procés anomenat desintegració alfa. De vegades, aquesta descomposició deixa als nuclis en un estat excitat i, en conseqüència, l'excés d'energia es pot eliminar amb l'emissió de raigs gamma.

Els raigs alfa, a causa de la seva càrrega elèctrica, interactuen fortament amb la matèria i, per tant, són absorbits fàcilment pels materials i poden viatjar sols uns pocs centímetres en l'aire. Poden ser absorbits per les capes més externes de la pell humana i, per tant, no són potencialment mortals llevat que la font es inhali o ingereixi. En aquest cas, els danys serien, en canvi, més grans que els causats per qualsevol altra radiació ionitzant. Si la dosi fos prou alta, apareixerien tots els símptomes típics d'enverinament per radiació.

Partícula beta

La radiació beta és una forma de radiació ionitzant emesa per certs tipus de nuclis radioactius.

La radiació beta pren la forma de partícules beta (β), que són partícules d'alta energia, expulsades d'un nucli atòmic en un procés conegut com desintegració beta. Hi ha dues formes de desintegració beta, β - i β +, que respectivament emeten un electró o un positró.

A la desintegració β-, un neutró es converteix en un protó, un electró i un antineutrí d'electrons.

En la desintegració β + (observable en els nuclis rics en protons), un protó interactua amb un antineutrí electrònic per obtenir un neutró i un positró (encara no s'ha observat la desintegració directa del protó en el positró).

La interacció de les partícules beta amb la matèria generalment té un rang d'acció deu vegades més gran i un poder ionitzant igual a una dècima en comparació amb la interacció de les partícules alfa. Estan completament bloquejats amb uns pocs mil·límetres d'alumini.

Raigs gamma

Els raigs gamma són radiacions electromagnètiques produïdes per la radioactivitat. Estabilitzen el nucli sense canviar el seu contingut de protons. Normalment la radiació sol acompanyar a un altre tipus d'emissió. Penetren més profundament que la radiació aob beta, però són menys ionitzants.

Els raigs gamma poden causar greu dany al nucli de les cèl·lules, pel que són usats per esterilitzar equips mèdics i aliments.

Radionúclids

Un radionúclid és el conjunt dels nuclis radioactius d'una mateixa espècie. Tots els nuclis radioactius que formen un radionúclid tenen una radioactivitat ben definida, comú a tots ells, que els identifica; de la mateixa manera que un tipus de reacció química identifica els elements que hi participen.

Radioactivitat - partícules emeses

Quantitativament, la radioactivitat és un fenomen estadístic. Per aquest motiu, per valorar cal observar el comportament d'un conjunt de nuclis de la mateixa espècie. Per la llei dels grans nombres, es defineix una constant radioactiva λ com la probabilitat de desintegració d'un nucli per unitat de temps.

Amb aquesta definició, el nombre N de nuclis radioactius d'una mateixa espècie que es troben en una substància en un instant t és donat per N = No · e-λt, on No és el nombre de nuclis radioactius que hi havia abans que transcorregués el temps t. En realitat, difícilment una substància radioactiva és formada per un sol radionúclid, encara que cada un dels seus components en desintegrar-es transforma en un nucli diferent que, al seu torn, pot ser també radioactiu.

El radionúclid inicial és anomenat pare, i el derivat, fill. Aquesta situació pot continuar al llarg de múltiples filiacions i el conjunt de totes és anomenat família o sèrie radioactiva. En aquest cas, la relació que dóna el nombre de nuclis radioactius presents és més complexa perquè, a més de tenir en compte el nombre de cada un d'ells en l'instant inicial, cal considerar que, per desintegració d'uns, es formen altres.

El problema es simplifica quan es vol aconseguir l'equilibri radioactiu (dit també equilibri secular en les sèries radioactives naturals), que és quan ha passat un temps prou llarg des que s'ha iniciat el procés de filiació, perquè llavors el ritme de les desintegracions és imposat pel radionúclid que té la constant radioactiva més petita.

Núclids radioactius naturals

En la naturalesa es troben uns 300 núclids diferents, dels quals 25 són radioactius amb un període prou llarg perquè hi hagi encara avui dia; altres 35 tenen un període molt més curt i es creen i es desintegren contínuament en les sèries radioactives.

Núclids radioactius artificials

Han estat creats i identificats més de 1000 radionúclids artificials. Les sèries radioactives reben el nom del núclid pare de períodes més llarg. Hi ha quatre. Tres d'aquestes sèries radioactives són naturals: la del tori, la de l'urani i la de l'actini, que acaben en els seus propis isòtops estables del plom.

Aquests isòtops tenen respectivament els números de massa 208, 206 i 207. Pel que fa a la sèrie del neptuni, com els radionúclids que la componen tenen un període curt comparat amb la durada de les eres geològiques, no es troba en la naturalesa i ha estat obtinguda artificialment. L'últim núclid d'aquesta sèrie és l'isòtop 209 de l'bismut.

Origen de la radioactivitat

La radioactivitat va ser descoberta en 1896 per Antoine-Henri Becquerel, el qual, en fer estudis sobre la fosforescència de les substàncies, va observar que un mineral d'urani era capaç de vetllar unes plaques fotogràfiques que eren guardades al seu costat.

Els efectes de la radioactivitat sobre la salut humana

Hi ha dos efectes principals en la salut causats per la radiació, que actuen a curt i llarg termini i també a distàncies més curtes i més grans.

La radiació causa problemes de salut en matar les cèl·lules en el cos, i la quantitat i el tipus de dany causat depenen de la dosi de radiació rebuda i el temps durant el qual s'estén la dosi.

En cas d'un accident nuclear els treballadors d'emergència poden rebre un màxim de 100 milisieverts ( mSv) per a una actuació per salvar béns. Si l'acció d'emergència és per salvar vides, s'admet una exposició a la radiació d'un màxim de 250 mSv.

Si una persona rep entre 250 milisieverts ( mSv) i 1 sievert ( Sv) en un únic dia provablement l'exposició radioactiva provoqui símptomes d'enverinament per radiació. Aquests símptomes d'enverinament per radiació poden ser nàusees, danys en els ganglis limfàtics i danys a la medul·la òssia.

Si la dosi radioacticva s'augmenta fins a 3 Sv, aquests mateixos efectes són més greus amb una probabilitat de contraure infeccions a causa d'un nombre reduït de glòbuls blancs en el cos; amb tractament, la supervivència és probable però no està garantida.

Les dosis més grans, a més dels símptomes esmentats anteriorment, causaran hemorràgia, esterilitat i despreniment de la pell; una dosi no tractada de més de 3.5 Sv serà fatal, i s'espera la mort fins i tot amb tractament per a dosis de més de 6 Sv.

El nivell de radiació disminueix amb el quadrat de la distància des de la seva font, de manera que algú que es trobi dues vegades més allunyat d'una font externa rebrà una quarta part de la radiació.

En general, rebre una dosi alta en menys temps causa un dany més agut, ja que les dosis més altes maten més cèl·lules, mentre que el cos pot haver tingut temps per reparar algun dany amb el transcurs de més temps entre dosis.

No obstant això, el material radioactiu que es propaga a una àrea més àmplia pot causar efectes a llarg termini per a la salut a través de l'exposició prolongada, especialment si entren a la cadena alimentària o si s'inhalen o ingereixen directament.

Portar materials radioactius al cos també presenta el major perill dels àtoms que pateixen la descomposició alfa, ja que les partícules alfa no són molt penetrants i són absorbides fàcilment per uns pocs centímetres d'aire. Va ser poloni-210 emissor d'alfa que es va utilitzar per assassinar a Alexander Litvinenko el 2006.

Els isòtops radioactius del iode, que pateixen un decaïment beta, poden acumular-se en la glàndula tiroide i causar càncer de tiroide. Els intents per prevenir això involucren la distribució de píndoles que inclouen iode no radioactiu 127 i que inunden la tiroide, evitant l'absorció de iode radioactiu.

Per dosis úniques, com les de les exploracions mèdiques, el risc de desenvolupar càncer més tard s'estima en al voltant d'1 en 20000 per mSv rebut.

S'estima que l'absorció d'una dosi acumulada d'1 Sv durant un període de temps més llarg pot causar càncer en el 5% de les persones.

No obstant això, hi ha desacord sobre si les dosis molt petites, comparables al nivell de radiació de fons, contribueixen realment als efectes sobre la salut.

valoración: 3.5 - votos 11

Última revisió: 15 de desembre de 2018