INSTITUCION EDUCATIVA INEM “Jorge Isaacs” De Cali

Estudiantes: Miguel Andrés Villaquiran Dávila Cristhian Camilo Vásquez

GRADO: 10-01

TRABAJO: Investigación de radiactividad y nuclidos

DOCENTE: Luz Daysé

AÑO LECTIVO 2015

ACTIVIDAD 2• ACTIVIDAD No. 2

• Utilizar una herramienta o aplicación TIC para presentar el resultado de la consulta, que puede ser individual o en equipo de trabajo, y subirla al blog del grupo. Si no tienen un blog, entonces se la envían al estudiante que nos sirve de enlace, para que él o ella me lo envíen a mi correo, en una sola carpeta. Fecha de entrega: viernes 24 de Abril de 2015

• • 1. Consultar acerca de:• A. el poder de penetración o pode energético de las radiaciones (textual y gráficamente).• B. los efectos biológicos de las radiaciones• 2. Consultar acerca de las aplicaciones de los radioisótopos• A. con fines bélicos • B. con fines agrícolas• C. con fines energéticos• D. con fines medicinales• E. como trazadores isotópicos• F. en otros campos de la actividad humana• 3. Consultar sobre fisión y fusión nuclear, y en un cuadro comparativo, establecer

DESARROLLO

Desarrollo actividad #2 • A. • Vemos que los rayos alfa (α) son detenidos solo por una lámina muy delgada de aluminio (0.1

mm), los rayos beta (β) son detenidos por una lámina de plomo de 3 mm de espesor; y los rayos gamma (γ) son más penetrantes, se detienen por una gruesa capa de hormigón (30 cm de espesor), por lo tanto el orden del poder de penetración es:

• α < β < γ• La explicación de esta desigualdad está en relación a dos factores: masa y velocidad de las

radiaciones. Los rayos alfa son de mayor masa, por lo que encuentra mayor resistencia de parte de los átomos metálicos, y además poseen menor velocidad; los rayos gamma son energía pura y de mayor velocidad, por lo que encuentran menor resistencia para atravesar láminas metálicas o de cualquier otro cuerpo material. Además los rayos alfa se detienen luego de recorrer 4 á 5 cm en el aire y al ganar electrones de las moléculas componentes del aire se convierten en átomos neutros de helio.

En el caso de las armas atómicas de fisión, un neutrón choca contra el núcleo de un átomo de un elemento pesado como el uranio-235 o el plutonio-239 y lo fisiona en dos núcleos menos pesados. Esto hace que salgan despedidos otros neutrones que repetirán este proceso. Es durante este proceso cuando se libera una gran cantidad de energía.En el caso de las armas atómicas de fusión, un núcleo de un átomo ligero se hace colisionar con otro núcleo de otro átomo ligero de forma que se unen formando átomos más pesados. Durante este proceso, al igual que en la fisión, se libera mucha energía.

• Pulso La intensa actividad de los rayos gamma genera, mediante inducción, una corriente de alto voltaje sobre sistemas telefónicos, de comunicaciones, de cómputo, antena y en general para cualquier circuito que contenga componentes electrónicos, vías férreas, tuberías etc. En contraste con los tres efectos inmediatos ya descritos, el pulso electromagnético no causa ni la destrucción física de viviendas ni daño directo a los seres vivos. Los efectos del pulso llegan a miles de kilómetros de distancia de la explosión.

• Efectos tardíos.

• Lluvia ácidaSe llama lluvia radiactiva a la caída sobre la superficie terrestre del material radiactivo producido por una explosión nuclear. Durante la explosión de una bomba nuclear, se producen muchos tipos de núcleos radiactivos, en particular los fragmentos de la fisión del uranio. Estos núcleos permanecen localizados en la zona que ocupaba la bomba y son vaporizados por la alta temperatura de la bola de fuego. También se producen neutrones que escapan de la bomba a gran velocidad y son absorbidos por los materiales sobre la superficie. Muchos núcleos estables al absorber un neutrón se transforman en núcleos radiactivos que a partir de ese momento comienzan a emitir radiación espontáneamente. Gran parte del material situado cerca del punto cero de la explosión (para una detonación de baja altura) es aspirado por la corriente de aire ascendente creada por la bola de fuego y sube a la atmósfera a través del tallo del hongo nuclear. Entre las sustancias que son inyectadas a la atmósfera por la explosión se encuentran los fragmentos de fisión y los núcleos activados por los neutrones. Este material radiactivo regresará a la superficie terrestre Dentro de algunos días, meses o años, de acuerdo con el tamaño de la partícula a la cual están incorporados. Los vientos y la circulación del aire entre las capas atmosféricas determinan dónde caerá la lluvia radiactiva. Debido a la lluvia radiactiva se producen altos niveles de radiación que disminuyen a medida que transcurre el tiempo.

• Incendios extendidos• Como consecuencia del daño inmediato causado por la onda de presión y el calor, se producirán

incendios aislados que podrían incorporarse a uno más generalizado.

• Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes en los humanos.• Los efectos de la radiactividad en los seres vivos pueden ser inmediatos o tardíos, según la dosis. Aun

cuando las personas no sean afectadas por los factores destructivos térmicos y mecánicos, pueden serlo por los niveles elevados de radiación, ya sea con la muerte inmediata por el síndrome de irradiación agudo, o posterior, dependiendo de las dosis de radiación recibidas.

• Los que no mueren inmediatamente sufren especialmente consecuencia de hiperexposición crónica a la radiación como pueden ser:

• Leucopenia• Anemia• Alteraciones detrimentales en la estructura de los tejidos• Leucemia• Tumores malignos• Cataratas• Aumento de las frecuencia media de las mutaciones genéticas• Depresión de los sistemas sanguíneo e inmunológico, que contribuye al desarrollo de infecciones • letales.

• 2. A. • Energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea o

artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, energía térmica y energía a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos.• Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción

sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.• Estas reacciones se dan en los núcleos atómicos de algunos isótopos de ciertos

elementos químicos (radioisótopos), siendo la más conocida la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares, y la más habitual en la naturaleza, en el interior de las estrellas, la fusión del par deuterio-tritio (2H-3H). Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos, como el torio-232, el plutonio-239, elestroncio-90 o el polonio-210 (232Th, 239Pu, 90Sr, 210Po; respectivamente).

• B.• ADEMÁS de las aplicaciones médicas ya descritas existe una infinidad de actividades agrícolas, industriales y

científicas en que se utiliza la radiación. Estas técnicas se basan generalmente en los mismos principios que las aplicaciones médicas: la propiedad de los radioisótopos de emitir radiación penetrante que permite "seguirle la pista" al elemento radiactivo y la propiedad de las dosis altas de radiación para producir cambios en la estructura celular de los organismos irradiados. Este capítulo describe algunos de los logros obtenidos con el uso de la radiación en agricultura, hidrología, industria, investigación biomédica, esterilización de material médico e irradiación de alimentos. Al final del capítulo se discute el uso de la energía nuclear en la generación de electricidad.

• MUTACIONES INDUCIDAS EN SEMILLAS• En el capítulo referente a los efectos genéticos de la radiación se vio que es posible inducir mutaciones en el

material genético de un organismo, las que ocasionarán cambios en alguna de las características de los descendientes. Al irradiar semillas para inducir mutaciones se espera producir cambios genéticos que resulten benéficos para el cultivo de las plantas, como sería una mayor resistencia a alguna enfermedad específica, mejor adaptación a ciertas condiciones ambientales, o un mayor rendimiento en las cosechas. Como no es posible controlar una irradiación para que sólo produzca mutaciones beneficiosas, ni mucho menos escoger la característica que deseamos modificar, los experimentos en que se inducen mutaciones en semillas son extremadamente largos. Miles de semillas antes de ser plantadas, son irradiadas con rayos gamma o neutrones y, posteriormente observadas para identificar las mutaciones que podrían ser beneficiosas. Actualmente, las mejores variedades de cebada que se cultivan en Europa, el trigo cultivado en Italia y el arroz cultivado en California, provienen de mutaciones inducidas.

ESTERILIZACIÓNSe estima que las pérdidas agrícolas debidas a la presencia de ciertos insectos alcanzan el 10% de la cosecha total. En el nivel mundial, esto equivale a perder la producción de todo un país como Estados Unidos. Tradicionalmente se han utilizado sustancias químicas para controlar las poblaciones dañinas, pero, después de algunos años de uso se ha observado que, por un lado, los insectos se han vuelto resistentes a los insecticidas, y por otro, los residuos venenosos que quedan en las frutas y hortalizas resultan dañinas para el medio ambiente.

C.ENERGÍA NUCLEOELÉCTRICA

El uso de energía nuclear en un reactor constituye una tecnología totalmente diferente de las descritas previamente en este libro. Sin embargo, debido a que el funcionamiento de un reactor produce radiación que afecta a la vida, hemos considerado necesario incluir un breve análisis sobre el uso actual de plantas nucleoeléctricas, sus principales ventajas y desventajas respecto a otras alternativas energéticas y las

formas como la radiación de un reactor llega al medio ambiente.El desarrollo científico y tecnológico, particularmente en los últimos 100 años, ha llevado a una gran parte de la humanidad a un nivel de vida que requiere altos consumos de energía. La llamada sociedad tecnológica actual gasta 20 veces más energía de lo que se gastaba hace cientos de años para mantener a una sociedad de desarrollo primitivo basada en la agricultura. Las mayores diferencias se deben al uso de energía en el transporte, en la industria, en las técnicas agrícolas modernas y en los usos domésticos. El 76% del consumo energético actual ocurre en naciones industrializadas, y el resto, en países en vías de desarrollo. Paradójicamente, el 73% de la población mundial, vive en países aún no desarrollados.El 25% del uso total de energía en el mundo presente es para producir electricidad. La producción de electricidad se realiza en una planta eléctrica que utiliza un combustible para mover una turbina conectada a un generador de electricidad. Las plantas termoeléctricasQueman petróleo o carbón y con el vapor producido se impulsa la turbina. En una planta hidroeléctrica se usa la fuerza de una caída de agua para mover la turbina generadora, y en una planta nucleoeléctrica se aprovecha para el mismo efecto la energía que se libera Fisionarse los núcleos de uranio. Existen otras fuentes de electricidad, como es el aprovechamiento de la energía solar, de la energía del viento y de los depósitos de agua y gases calientes en el interior de la superficie terrestre, pero su contribución actual a la producción total de electricidad es muy pequeña.En medicina, los radioisótopos y fuentes de radiación se emplean con propósitos de diagnóstico, para obtener información anatómica o funcional sobre el estado de la salud de los pacientes, o con fines terapéuticos para el tratamiento de tumores malignos. Usualmente, las aplicaciones de fuentes de radiaciones ionizantes se clasifican en tres áreas: medicina nuclear, radioterapia y radiodiagnóstico. La fiscalización de los equipos específicamente destinados a generar rayos x es competencia del Ministerio de Salud y Acción Social, según la Ley N° 17 557 y Decretos Reglamentarios.

• D. RADIOTERAPIA En los procedimientos radioterapéuticos se irradian, con elevadas dosis de radiación, los tejidos afectados de los pacientes; en el caso de la tele terapia se utilizan fuentes selladas o aceleradores de partículas, ubicadas a cierta distancia del paciente; en el caso de la braquiterapia se emplean fuentes selladas colocadas en contacto o a muy poca distancia de los tejidos a irradiar. El 60Co es el más difundido, aunque los aceleradores están creciendo en importancia. Estos últimos generan haces de electrones y también de radiación de frena miento, de aplicación más específica y precisa. Se ha probado con éxito la irradiación con neutrones para el tratamiento de tumores.

• TELETERAPIA • Este tipo de tratamiento se realiza focalizando un haz de radiación sobre el tumor a

irradiar, desde una fuente ubicada a cierta distancia del paciente. La tele terapia se realiza con equipos de baja, media y alta energía, siendo los más comunes los de cobaltoterapia y los aceleradores de partículas.

BRAQUITERAPIA La braquiterapia es un tratamiento terapéutico que se realiza a corta distancia entre la fuente y el tejido a irradiar. Se emplean fuentes selladas que se implantan en la zona tumoral del paciente o en una región muy próxima a ella y permanecen implantadas del orden de 72 a 96 horas. Se pueden diferenciar tres tipos de aplicaciones con estas fuentes: intracavitarias, intersticiales y superficiales.

E.Los trazadores son sustancias que se introducen en un sistema con el fin de estudiar la evolución temporal y/o espacial de determinado proceso químico, físico, biológico o industrial, a través de su detección o medición. De esta forma, estas sustancias se comportan como verdaderas “espías”, introduciéndose en un sistema en forma prácticamente desapercibida, brindando luego información acerca del mismo a un observador externo. Si se agrega un colorante al tanque de agua de una casa y se abre una canilla en un extremo de la instalación se puede medir el tiempo que tarda en observarse su aparición, de esta manera se infiere el largo de la cañería y otros parámetros. El colorante, de esta manera, se comportó como un trazador. Si en un lugar de un colorante se hubiese agregado un radioisótopo, no sólo sería posible realizar la misma experiencia, sino también seguir la trayectoria dentro de la cañería desde el exterior de la pared, puesto que la radiación emitida puede atravesarla y ser detectada con facilidad. Además, si hubiese una pérdida, al evacuar la cañería y lavar el trazador, quedaría radiactividad remanente en el lugar de la pérdida y esto nos permitiría localizarla. Ahora bien, nadie desea una pared radiactiva, así que nuestro trazador deberá poseer un período de semidesintegración ( T1/2 ) suficientemente corto (desde algunos minutos hasta pocas horas), de tal manera que al día siguiente todo estará como si no hubiésemos empleado radiactividad. Tampoco queremos irradiarnos durante la experiencia, por lo que nuestro radioisótopo deberá poseer una energía tal que permita solamente su detección y no más alta. Además deberemos agregarlo en cierta cantidad mínima, tomando los recaudos de utilizar blindajes adecuados.

F.Las aplicaciones industriales de los radioisótopos constituyen la forma más rápida en que la energía ató- mica puede contribuir a desarrollar la economía de un país. En la investigación se pueden usar los radioisótopos como excepcional fuente de información sobre la naturaleza de los procesos químicos, o como instrumento rápido y económico para obtener datos con mayor rapidez o exactitud que con otros me - dios. En fabricación se utilizan para controlar y regular muchos procesos, lo que permite mejorar la calidad del producto o aprovechar mejor las materias primas. Igualmente, en el control de la producción los radioisótopos brindan la posibilidad de realizar ensayos no destructivos, con lo que se impide que lleguen al mercado productos de calidad inferior. Las publicaciones científicas y técnicas describen con frecuencia todos estos métodos y numerosas organizaciones nacionales e internacionales se dedican a fomentar su aplicación. No obstante, la industria parece a veces un tanto reacia a aplicarlos en provecho propio. Desde que existe, el Organismo Internacional de Energía Atómica ha tratado siempre de fomentar el empleo industrial de los radioisótopos, organizando para ello conferencias científicas sobre diversos aspectos de la cuestión, seleccionando y publicando información general, etc.Fisión nuclear • En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico.

La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

• Fusión nuclear• En física nuclear, fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos

atómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado.1 Simultáneamente se libera o absorbe una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.• La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro (en este elemento

y en el níquel ocurre la mayor energía de enlace nuclear por nucleón) libera energía en general. Por el contrario, la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía. En el proceso inverso, la fisión nuclear, estos fenómenos suceden en sentidos opuestos.

Cuadro comparativo, diferencias entre fisión nuclear y fusión nuclearFISION NUCLEAR FUSION NUCLEAR

La fisión nuclear es una reacción en la cual al hacer incidir neutrones sobre un núcleo pesado, éste se divide en dos núcleos, liberando una gran cantidad de energía y emitiendo dos o tres neutrones.

La fusión nuclear es la reacción en la que dos núcleos muy ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos, se unen para formar un núcleo más pesado y estable, con gran desprendimiento de energía

Basta una pequeña cantidad de energía como la que transporta el neutrón que colisiona con el núcleo, para que pueda producirse la reacción de fisión

Para que se produzca la fusión, es necesario que los núcleos cargados positivamente se aproximen venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión

Al realizar fisión con elementos pesados, el proceso resulta altamente exotérmico (liberación de calor), el cual libera calor, millones de veces más que la quema del carbón.

Fusionar núcleos más pesados provoca una absorción de energía, ocurriendo lo opuesto que en la fisión nuclear

La fisión nuclear en forma simple es la división de un núcleo, liberando neutrones y un núcleo más ligero

la fusión nuclear es la unión de dos núcleos para formar un átomo más grande y pesado