Menu

Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

Radiació ionitzant

Radiació ionitzant

Una radiació ionitzant és aquella radiació formada per fotons o partícules que a l'interaccionar amb la matèria produeixen ions, tant si ho fan directament com indirectament. Exemples de radiacions electromagnètiques ionitzants són els raigs ultraviolats de major energia, els raigs X i els raigs gamma; mentre que com a exemples de radiacions ionitzants corpusculars es poden posar la radioactivitat alfa i la desintegració beta. No són radiacions ionitzants la llum visible, ni els raigs infrarojos, Ni les ones radioelèctriques de ràdio.

Són utilitzades, des del seu descobriment per Wilhelm Conrad Röntgen el 1.895, en aplicacions mèdiques i industrials, i és l'aplicació més coneguda dels aparells de raigs X, o l'ús de fonts de radiació en l'àmbit mèdic, tant en diagnòstic (gammagrafia) com en el tractament (radioteràpia en oncologia, per exemple) mitjançant l'ús de fonts o acceleradors de partícules.

La radiació ionitzant és invisible i no és directament perceptible pels sentits humans, de manera que es necessiten instruments per detectar la radiació, com els comptadors Geiger, per detectar-la. No obstant això, pot causar l'emissió de llum visible immediatament després de la interacció amb la matèria, com en la radiació de Cherenkov i la radioluminescència.

La radiació ionitzant s'usa en una varietat de camps, inclosos la medicina nuclear, la investigació, la fabricació i la construcció, però presenta un risc per a la salut si no es prenen les mesures correctes contra l'exposició no desitjada. L'exposició a la radiació ionitzant causa dany als teixits vius i pot causar mutacions, malalties per radiació aguda, càncer i mort.

Origen de les radiacions ionitzants

Les radiacions ionitzants poden provenir de substàncies radioactives, que emeten aquestes radiacions de forma espontània, o de generadors artificials, com els generadors de raigs X i els acceleradors de partícules. Les radiacions ionitzants interaccionen amb la matèria viva, produint diversos efectes. De l'estudi d'aquesta interacció i dels seus efectes s'encarrega la radiobiología.

Alguns elements són més adequats que altres per produir aquest tipus de reaccions. És el cas de l'urani-235, amb tendència a absorbir qualsevol neutró que xoc amb ell. Quan això passa, l'urani-235 augmenta de pes, es torna més inestable i acaba trencant-se en diversos fragments, alliberant altres neutrons. Si aquests neutrons són absorbits, al seu torn, per altres àtoms d'urani-235 es produeix una seqüència de reaccions en cadena, que genera quantitats importants de radioactivitat i d'energia.

Efectes físics de les radiacions ionitzants

Podem classificar els efectes físics de les radiacions ionitzants en:

  • efectes nuclears
  • efectes químics
  • efectes elèctrics

Efectes nuclears

Els neutrons, els raigs alfa i els raigs gamma extremadament energètics (> 20 MeV) poden causar transmutació nuclear. Els mecanismes rellevants són l'activació de neutrons i la fotodesintegración. Un nombre bastant gran de transmutacions pot canviar les propietats macroscòpiques i fer que els objectius es tornin radioactius, fins i tot després que s'elimina la font original.

Efectes químics

La radiació ionitzant que interactua amb les molècules pot conduir a:

  • radiòlisi (ruptura d'enllaços químics)
  • formació de radicals lliures altament reactius. Aquests radicals lliures, que tenen un electró no aparellat, poden reaccionar químicament amb els elements veïns, restant un electró d'ells, fins i tot després que la radiació original s'hagi aturat.
  • destrucció de les xarxes cristal·lines, fent-les tornar-amorfes.
  • acceleració de reaccions químiques, com la polimerització, que ajuda a aconseguir l'energia d'activació requerida per a la reacció.

En canvi, hi ha alguns elements que són immunes als efectes químics de la radiació ionitzant, com els fluids monoatòmics (p. Ex., Fos de sodi) que no tenen enllaços químics de trencar i que no interfereix la xarxa cristal·lina. En canvi, els compostos biatómicos simples amb entalpia de formació molt negativa, com l'àcid fluorhídric, es reformaran ràpida i espontàniament després de la ionització.

Efectes elèctrics

La ionització de materials augmenta temporalment la seva conductivitat. Aquest és un perill particular en la microelectrònica de semiconductors, utilitzada en equips electrònics, amb el risc de corrents retardades que introdueixen errors de funcionament o, en el cas de fluxos alts, el dispositiu en si està danyat permanentment. La radiació de protons existent en l'espai també pot canviar significativament l'estat dels circuits digitals.

Els dispositius destinats a entorns d'alta radiació, com els equips espacials (extra-atmosfèrics) i per a la indústria nuclear, poden fabricar-se per resistir aquests efectes mitjançant el disseny, la selecció de materials i els mètodes de fabricació. En realitat, els circuits més complexos que utilitzen el programari aconsegueixen compensar els errors deguts a la irradiació.

Efectes de la radiació ionitzant sobre la salut

En els casos en què la radiació ionitzant afecta els teixits biològics, pot causar danys a la salut. De fet, la radiació alfa té un baix poder de penetració, per tant, és fàcilment detinguda per la capa superficial de cèl·lules mortes de la pell, pel que no és perillosa per als humans en casos de radiació externa. En canvi, es torna perillós en situacions on la font radioactiva s'inhala o s'ingereix (radiació interna) perquè en aquest cas pot danyar directament els teixits radiofreqüència.

D'altra banda, la radiació gamma (fotons), que té un poder de penetració molt alt, pot ser perillosa per als éssers vius fins i tot en situacions de radiació externa. La quantitat de radiació absorbida per un cos s'anomena dosi absorbida i es mesura en gris.

Els danys que una radiació ionitzant pot causar als teixits biològics són de diversos tipus i es divideixen en:

  • dany somàtic determinista
  • dany somàtic estocàstic
    • dany genètic estocàstic

L'Institut Nacional de Salut estima que a Itàlia es produeixen entre 1.500 i 9.000 morts a l'any per càncer de pulmó a causa de l'exposició a fonts naturals de radioactivitat. Les regulacions actuals contra la contaminació s'estableixen límits estrictes a l'exposició individual, que també impliquen l'exposició a materials de construcció comuns com la toba (que allibera vapors de radó).

Fonts de radiació ionitzant

Fonts naturals de radiació ionitzant:

  • Desintegració radioactiva espontània de radionúclids.
  • reaccions termonuclears, com el sol.
  • Reaccions nuclears induïdes com a resultat de l'entrada al nucli de partícules elementals d'alta energia o fusió nuclear.
  • Els raigs còsmics.

Fonts artificials de radiació ionitzant:

  • Radionúclids artificials.
  • Reactors nuclears.
  • Acceleradors de partícules (generen fluxos de partícules carregades, així com radiació de fotons bremsstrahlung).
    • aparell de raigs X com un tipus d'accelerador, el fre genera raigs X.

Radioactivitat induïda

Com a resultat de la irradiació i la reacció nuclear induïda corresponent, molts àtoms estables es converteixen en isòtops inestables. Com a resultat d'aquesta irradiació, una substància estable es torna radioactiva i el tipus de radiació ionitzant secundària diferirà de l'exposició inicial. Aquest efecte és més pronunciat després de la irradiació de neutrons.

La cadena de transformacions nuclears

En el procés de desintegració nuclear o síntesi, sorgeixen nous núclids, que també poden ser inestables. El resultat és una cadena de transformacions nuclears. Cada transformació té la seva pròpia probabilitat i el seu propi conjunt de radiació ionitzant. Com a resultat, la intensitat i la naturalesa de la radiació d'una font radioactiva pot variar significativament amb el temps.

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 28 de novembre de 2019