Principios Físicos

Lic. Sergio L. MosconiFUESMEN-CNEA

Modelos Atómicos

Estructura Atómica

Est

ruc t

ura

Nuc

lear

Tabla Periódica

Isótopos, Isóbaros e Isótonos

Tabla de Nucleídos (núcleos livianos)

Unidades de Energía

MKS: Joule = Kg m / seg2

CGS: ergio = g cm/ seg2

eV = electron VoltKeV = 1000 eVMeV = 1000000 eVGeV = 1000000000 eV

1 eV = 1.602 *10-19 Joules

Interacciones nucleares

Interacciones

Átomo de Hidrógeno

Átomo de Hidrógeno

Átomo de Hidrógeno

n=6 ,l=4 ,m=1 n=3 ,l=2 ,m=0

Modelos nucleares

• Modelo de la gota.• Modelo de partículas independientes:

– Números mágicos: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, ...• Modelo colectivo.

Modelos Nucleares

• M(Z,A) = MN + Z me – B(Z) masa del átomo

• M(Z,A) = ZMp + N Mn – B(Z,A) masa del núcleo

• B(Z,A) = ZMp + N Mn – M(Z,A) energía ligadura

• B / A Energía ligadura por nucleón• Sn(A,Z) = B(Z,A) – B(A-1,Z)

= M(A-1,Z) – M(A,Z) + Mn

Energía de ligadura

   B/A(MeV)

 Sn(MeV)

 

131Xe 

8.41 

6.6

 

132Xe 

8.42 

8.9

Energía de ligadura

Ley Semiempírica de Masas

• M(Z,A) = ZMp + N Mn – A + A2/3 + (A – 2Z)2 / A + Z2/ A1/3 + (A,Z)

12 A1/2 MeV para A par, Z impar y N impar

  (A,Z) = 0 para A impar  -12 A1/2 MeV para A par, Z par y N

par

= 15.8, = 17.8, = 23.75 y = 0.71

• M(Z,A=cte) = a – bZ + dZ2

Donde a = A Mn c2 – A + A2/3 + A

b = 4 + (Mn - Mp) c2

d = 4 / A + / A1/3

• Zmin= b/2d

Ley Semiempírica de Masas

Decaimiento y

Decaimiento

Decaimiento

Decaimiento y

77 32Ge 77

33As + e- + e + 2.72 MeV-

-

 77

34Se + e- + e + 0.68 MeV 77

36Kr 77 35Br + e+ + + 2.89 MeV

+

+

 77

34Se + e+ + + 1.36 MeV 

67Ga 68Ga

 69Ga

 

 67Zn

 68Zn

 69Zn

   66Cu

 67Cu

 68Cu

Decaimiento y

 

- : M(Z,A) > M(Z+1,A) Q = M  + : M(Z,A) > M(Z-1,A) + 2 me Q = M - 2 me c2

 • CE: M(Z,A) + me > M(Z-1,A) + Be Q = M - Be

Decaimiento y

Decaimiento

Decaimiento

• M(Z,A) > M(A-4, Z-2) + M(2,4).

209 83Bi 205

81Te + + 3.11 MeV

Q > 4 MeV

Decaimiento

Modelo partículas independientesPotencial de Wood-Saxon

Interacción spin-órbita

Decaimiento

Fusión Nuclear

14.1 MeV

3.5 MeV

Fusión

Nuclear Fusion has the potential to produce large amounts of power without radioactive by-products. In this experiment energy equivalent to 1MW was produced for 2 seconds (1991)

Fusión

• M(Z1,A1) + M(Z2,A2) > M(Z,A)

p + p 2H + e + + 0.42 Mevp + 2H 3He + + 5.49 Mev

  2H + 3H 4He + n + 17.58 Mev

Fisión Nuclear

Fisión

• B(Z,A) < B(Z1,A1) + B(Z2,A2) inestable, con Z=Z1+Z2 y A=A1+A2

 • B(Z,A) > B(Z1,A1) + B(Z2,A2) estable

Tabla de Nucleidos

Tabla de Nucleidos

Tipos de Radiación

Protones

Neutrones

Partículas Alfa

Electrones

Positrones

Neutrinos

Rayos Gamma

Rayos X

quarks

Radiación Electromagnética

Desintegración Radiactiva

Desintegración Radiactiva

-dN(t) = N(t) = A(t) dtActividad o ritmo de desintegración de la población de átomos N al instante t.

N(t) = No e-t

A(t) = Ao e-t = Ao e-0.693t/T

T = 0.693 / tiempo en el cual N(t) = No/2

Desintegración radiactiva

Unidades de Actividad

MKS: Becquerel= Bq = desintegraciones / segKBq = 1000 BqMBq = 1000000 Bq

Curie = CimCi = 0.001 CiCi = 0.000001 Ci

1 mCi = 37 MBq

Cadena deDesintegración RadiactivaNatural

Decaimiento en serie

N1

N2

N3

Decaimiento en serie

GeneradorMo99-Tc99m

Aniquilación

Creación de pares

Efecto Fotoeléctrico

Efecto Compton

Bremsstrahlung

Producción de rayos X

Tubo generador de rayos X

Emisión de rayos X

Atenuación

Dosimetría

•Ionizacion.

•Radiación Ionizante.•Directamente ionizante.•Indirectamente ionizante.

Exposición

X = dQ / dm

[X] = Coulomb / Kg[X] = Röntgen

1 R = 2.58 10-4 Coulomb / Kg

Dosimetría

Dosis Absorbida (DT) = T / mT

[DT] = Joules / Kg = Gray (Gy)1 rad = 0,01 Gy = 1 cGy

Dosis Equivalente (HT ) = WR .DT,R

HT = R WR .DT,R

[HT] = Joules / Kg = Sievert (Sv)1 rem = 0,01 Sv = 1cSv

Factores de Ponderación de la Radiación

Dosimetría

Dosis Efectiva (E ) = T WT .HT

= T WT R WR .DT,R

[E] = Joules / Kg = Sievert (Sv)1 rem = 0,01 Sv = 1cSv

Factores de Ponderación de los Tejidos

Detectores Gaseosos

Dosis absorbida (rad) = f Exposición (R)

Detector de centelleo

Dosímetros Termoluminiscentes (TLD)

TLD

TLD

TLD

Rayos-X Rayos-Gamma Partícula-Beta Neutrones

Energía Mínima Detectable: 5kev 5kev 100kev 250kev

Rango de Dosis: 10mRem -1000R

10mRem -1000R 10mRem - 1000R 10mRem-1000R

Rango de Energía 5kev - 10Mev 5kev - 10Mev 100kev -1000MeV

250kev -100MeV

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