RADIACTIVIDAD NATURAL

Transcripción

1 RADIACTIVIDAD ATURAL En 1896 Becquereldescubrió en forma accidental que los cristales de sal de uranio oscurecían una placa fotográfica. Posteriormente Pierre y Marie Curiea fines de 1898 aislaronun material radiactivo denominado radio, el cual fue obtenido al purificar toneladas de pecblenda para obtener,1 g de radio. Existen tres tipos de radiación natural que Existen tres tipos de radiación natural que pueden ser emitidas por una sustancia radiactiva: Decaimiento α, donde las partículas emitidas son núcleos de He. Decaimiento β, donde las partículas emitidas pueden ser electrones o positrones. Decaimiento γ, donde los rayos emitidos son fotones de gran energía.

2 RADIACTIVIDAD La radiactividad es la propiedad que presentan determinadas sustancias, llamadas sustancias radiactivas de emitir radiaciones capaces de penetrar cuerpos opacos, ionizar el aire, impresionar placas fotográficas y excitar la fluorescencias de ciertas sustancias. Proviene de la desintegración de núcleos,y ha permitido descubrir la estructura interna de los átomos.

3 DESITEGRACIÓ RADIACTIVA Trataremos de calcular el número de núcleos que quedan sin desintegrarse después de un tiempo t, partiendo de una cantidad inicial de núcleos. La cantidad de ellos d, que se han desintegrado en un tiempo dt, sabemos que es proporcional al número de los existentes y al tiempo dt. Podremos escribir entonces: d= -λdt, donde es el número de núcleos existentes, d, número de núcleos que se desintegran de, dtel tiempo que tardan en desintegrarse d núcleos. Y por fin el signo negativo se debe a que el número de núcleos, siempre disminuye. La constante λ, representa la probabilidad, por unidad de tiempo, de que un núcleo se desintegre. La ecuación también se podrá escribir asi :d/=-λdt.

4 Al integrar la ecuación anterior se obtiene: n d = λ dt [ ln ] = [ λ t] t ln ln = λ dt ln = λ t Luego = e λ t El número de núcleos se reduce exponencialmente con el tiempo.

5 La vida media (T 1/ )de una sustancia radiactiva es el tiempo que tarda la mitad del número de núcleos radiactivos en decaer. De la ecuación anterior, haciendo =, en t= y como en t=t 1/, =1/, entonces la ecuación anterior queda como: Luego = = e λ T e 1 / λ t, queda como : T,693 λ La Actividad (A) es el número de emisiones de una sustancia por unidad de tiempo o llamada también velocidad de desintegración.tiene por unidad el Becquerel (Bq), que es una desintegración por segundo. ln 1 / = = λ A d dt donde A = λ λ t = = λ, luego A = A e

6 A Z A Z 4 P D + 4 He DECAIMIETO ALFA (α) Se produce cuando un núcleo emite una partícula α, y se convierte en otro núcleo cuyo A es cuatro veces menor y cuyo Z está disminuido en dos. Ejemp: U 9 Th + 4 He Al desintegrarse un núcleo, la partícula αy el núcleo resultante se separan portando cierta energía cinética, la energía cinética de desintegración M Q α P c = ( M = ( M P D M + M D He M ) c He ) c = Q α, luego Q α

7 Imaginemos que elegimos como padre de una posible desintegración αa un núclidode gran masa, si la ecuación anterior presenta un valor positivo para Q α, el núclidoserá inestable. Determinar la estabilidad αdel núcleo de 6 88 Ra La reacción establecida es Mp 6,546 D,17574 He 4,63 u u 6 88 Ra 86 Rn + 4 He Aplicando la ecuación anterior, hallaremos Q α 3 Q = (5,9 x1 u)(931,5 MeV / u) = 4, 87MeV α Como Q,luego α el núcleo es inestable

8 DECAIMIETO BETA (β) Cuando un núcleo emite una partícula β, se convierte en otro núcleo cuyo A es el mismo y cuyo Z está incrementado en una unidad. La partícula βes un electrón proveniente del interior del núcleo, en que un neutrón se desintegra en un protón, electrón y antineutrino. A A Z Z 1 P + D + β Pueden ser indicadas dos formas de desintegración _ β: A A Desintegración β Z P Z + 1D + 1e + ν Desintegración Donde: + _ A A Z P Z 1 D + + 1e ν β e representa un electrón e representa un positrón ( β ) ( β ) ν representa un antineutrino. + y

9 Ejemp: C β + ν ( De sin tegración C + β + + ν ( De sin tegración La energía de desintegración Q β es de la forma: β β + ) ) Q Q β β = ( M P M D ) c ( de sin tegración β + = ( M M m ) c ( de sin tegración β P D e ) )

10 A * P A Z Z D + γ DECAIMIETO GAMMA(γ) El núclido descendiente de una desintegración α o β a veces es creado en un estado excitado, tal que las transiciones a estados de menor energía o al estado fundamental están acompañadas por la emisión de fotones, loscualesrecibenel nombrederayos γ. Al emitirse radiación γ, no se produce cambio de su número atómico ni de su número másico. Ejemp: 1 B β β 1 C * E i 1 C γ E f 4,4 MeV 13,4 MeV

11 FISIÓ UCLEAR Es una reacción nuclear en donde un núcleo, pesadosedivideenotrosdosmasligerosalser bombardeado con neutrones. En el proceso se liberan mas neutrones y una gran cantidad de energía U + n 56 Ba + 36 Kr n

12 La reacciones de fusión, producen neutrones que a su vez colisionarían con nuevos núcleos de Uranio y continuaría el proceso de fisión. A esto lo llamamos reacción en cadena que puede controlarse o no: En el caso de que seamos capaces de absorber el exceso de electrones, controlamos la reacción a nuestra voluntad, estamos ante un generador de energía nuclear controlada, es un Reactor nuclear, el papel de capturar el exceso de neutrones lo realizan unas barras de cadmio, el Controlador del reactor. ota: con 1 kg. De Uranio, tenemos el mismo rendimiento energético que con Tm. de Petróleo Si la reacción en cadena, no esta controlada, el exceso de neutrones reacciona con nuevos núcleos de Uranio de forma instantánea y explosiva lo que produce como resultado una bomba atómica.

13 FUSIÓ UCLEAR La unión de dos núcleos ligeros para formar otro mas pesado, se llama Fusión uclear. Para conseguirla lo que hemos de dotar de energía cinética suficiente para vencer repulsiones y acercarlos a distancias donde puedan actuar las fuerzas nucleares de corto alcance H + H He + n 14, 6 MeV

14 Sinceramente, muchas gracias