INSTITUCION EDUCATIVA INEM “Jorge Isaacs” De Cali

Estudiantes: Miguel Andrés Villaquiran Dávila

Cristhian Camilo Vásquez

Ángela Jiménez Muñoz

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 deespesor; y los rayos gamma (γ) son más penetrantes, se detienen por una gruesa capa dehormigón (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 delas radiaciones. Los rayos alfa son de mayor masa, por lo que encuentra mayorresistencia de parte de los átomos metálicos, y además poseen menor velocidad; losrayos gamma son energía pura y de mayor velocidad, por lo que encuentran menorresistencia para atravesar láminas metálicas o de cualquier otro cuerpo material. Ademáslos rayos alfa se detienen luego de recorrer 4 á 5 cm en el aire y al ganar electrones delas moléculas componentes del aire se convierten en átomos neutros de helio.

En el caso de las armas atómicas de fisión, unneutrón choca contra el núcleo de un átomo deun elemento pesado como el uranio-235 o elplutonio-239 y lo fisiona en dos núcleos menospesados. Esto hace que salgan despedidos otrosneutrones que repetirán este proceso. Esdurante este proceso cuando se libera una grancantidad de energía.En el caso de las armas atómicas de fusión, unnúcleo de un átomo ligero se hace colisionar conotro núcleo de otro átomo ligero de forma que seunen formando átomos más pesados. Duranteeste proceso, al igual que en la fisión, se liberamucha energía.

• Pulso

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

• Efectos tardíos.

• Lluvia ácida

Se llama lluvia radiactiva a la caída sobre la superficie terrestre del material radiactivo producido por unaexplosión 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 ocupabala bomba y son vaporizados por la alta temperatura de la bola de fuego. También se producen neutrones queescapan de la bomba a gran velocidad y son absorbidos por los materiales sobre la superficie. Muchos núcleosestables al absorber un neutrón se transforman en núcleos radiactivos que a partir de ese momento comienzan aemitir radiación espontáneamente. Gran parte del material situado cerca del punto cero de la explosión (para unadetonación de baja altura) es aspirado por la corriente de aire ascendente creada por la bola de fuego y sube a laatmósfera a través del tallo del hongo nuclear. Entre las sustancias que son inyectadas a la atmósfera por laexplosión se encuentran los fragmentos de fisión y los núcleos activados por los neutrones. Este materialradiactivo 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. Losvientos y la circulación del aire entre las capas atmosféricas determinan dónde caerá la lluvia radiactiva. Debido ala 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 oartificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término englobaotro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, talescomo la obtención de energía eléctrica, energía térmica y energía a partir dereacciones 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 unareacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos ytécnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

• Estas reacciones se dan en los núcleos atómicos de algunos isótopos de ciertoselementos químicos (radioisótopos), siendo la más conocida la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares, y la más habitual en lanaturaleza, en el interior de las estrellas, la fusión del par deuterio-tritio (2H-3H). Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reaccionesnucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementosquímicos, 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 losmismos principios que las aplicaciones médicas: la propiedad de los radioisótopos de emitir radiaciónpenetrante que permite "seguirle la pista" al elemento radiactivo y la propiedad de las dosis altas deradiación para producir cambios en la estructura celular de los organismos irradiados. Este capítulodescribe 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. Alfinal 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 inducirmutaciones en el material genético de un organismo, las que ocasionarán cambios en alguna de lascaracterísticas de los descendientes. Al irradiar semillas para inducir mutaciones se espera producircambios genéticos que resulten benéficos para el cultivo de las plantas, como sería una mayorresistencia a alguna enfermedad específica, mejor adaptación a ciertas condiciones ambientales, oun mayor rendimiento en las cosechas. Como no es posible controlar una irradiación para que sóloproduzca mutaciones beneficiosas, ni mucho menos escoger la característica que deseamosmodificar, 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 Italiay el arroz cultivado en California, provienen de mutaciones inducidas.

ESTERILIZACIÓN

Se estima que las pérdidas agrícolas debidas a la presencia de ciertos insectos alcanzan el 10% dela cosecha total. En el nivel mundial, esto equivale a perder la producción de todo un país comoEstados Unidos. Tradicionalmente se han utilizado sustancias químicas para controlar laspoblaciones dañinas, pero, después de algunos años de uso se ha observado que, por un lado, losinsectos se han vuelto resistentes a los insecticidas, y por otro, los residuos venenosos que quedanen 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 lasdescritas previamente en este libro. Sin embargo, debido a que el funcionamiento de un reactorproduce radiación que afecta a la vida, hemos considerado necesario incluir un breve análisis sobreel uso actual de plantas nucleoeléctricas, sus principales ventajas y desventajas respecto a otrasalternativas 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. Lallamada sociedad tecnológica actual gasta 20 veces más energía de lo que se gastaba hace cientos de años paramantener a una sociedad de desarrollo primitivo basada en la agricultura. Las mayores diferencias se deben aluso de energía en el transporte, en la industria, en las técnicas agrícolas modernas y en los usos domésticos. El76% 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 electricidadse realiza en una planta eléctrica que utiliza un combustible para mover una turbina conectada a un generador deelectricidad. Las plantas termoeléctricas

Queman petróleo o carbón y con el vapor producido se impulsa la turbina. En una planta hidroeléctrica se usa lafuerza de una caída de agua para mover la turbina generadora, y en una planta nucleoeléctrica se aprovecha parael mismo efecto la energía que se libera

Fisionarse los núcleos de uranio. Existen otras fuentes de electricidad, como es el aprovechamiento de la energíasolar, 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 obtenerinformación anatómica o funcional sobre el estado de la salud de los pacientes, o con fines terapéuticos para eltratamiento de tumores malignos. Usualmente, las aplicaciones de fuentes de radiaciones ionizantes se clasificanen tres áreas: medicina nuclear, radioterapia y radiodiagnóstico. La fiscalización de los equipos específicamentedestinados a generar rayos x es competencia del Ministerio de Salud y Acción Social, según la Ley N° 17 557 yDecretos Reglamentarios.

• D. RADIOTERAPIA

En los procedimientos radioterapéuticos se irradian, con elevadas dosis deradiación, los tejidos afectados de los pacientes; en el caso de la tele terapia seutilizan fuentes selladas o aceleradores de partículas, ubicadas a cierta distancia delpaciente; en el caso de la braquiterapia se emplean fuentes selladas colocadas encontacto 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 hacesde electrones y también de radiación de frena miento, de aplicación más específica yprecisa. Se ha probado con éxito la irradiación con neutrones para el tratamiento detumores.

• TELETERAPIA

• Este tipo de tratamiento se realiza focalizando un haz de radiación sobre el tumor airradiar, desde una fuente ubicada a cierta distancia del paciente. La tele terapia serealiza con equipos de baja, media y alta energía, siendo los más comunes los decobaltoterapia y los aceleradores de partículas.

BRAQUITERAPIA

La braquiterapia es un tratamiento terapéutico que se realiza a corta distancia entre la fuente y el tejido airradiar. Se emplean fuentes selladas que se implantan en la zona tumoral del paciente o en una región muypróxima a ella y permanecen implantadas del orden de 72 a 96 horas. Se pueden diferenciar tres tipos deaplicaciones 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/oespacial 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 enforma 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 instalaciónse puede medir el tiempo que tarda en observarse su aparición, de esta manera se infiere el largo de la cañeríay otros parámetros. El colorante, de esta manera, se comportó como un trazador. Si en un lugar de uncolorante se hubiese agregado un radioisótopo, no sólo sería posible realizar la misma experiencia, sinotambién seguir la trayectoria dentro de la cañería desde el exterior de la pared, puesto que la radiaciónemitida puede atravesarla y ser detectada con facilidad. Además, si hubiese una pérdida, al evacuar la cañeríay 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 desemidesintegración ( T1/2 ) suficientemente corto (desde algunos minutos hasta pocas horas), de tal maneraque al día siguiente todo estará como si no hubiésemos empleado radiactividad. Tampoco queremosirradiarnos durante la experiencia, por lo que nuestro radioisótopo deberá poseer una energía tal que permitasolamente su detección y no más alta. Además deberemos agregarlo en cierta cantidad mínima, tomando losrecaudos de utilizar blindajes adecuados.

F.

Las aplicaciones industriales de los radioisótopos constituyen la forma más rápida en que laenergía ató- mica puede contribuir a desarrollar la economía de un país. En la investigaciónse pueden usar los radioisótopos como excepcional fuente de información sobre lanaturaleza de los procesos químicos, o como instrumento rápido y económico para obtenerdatos con mayor rapidez o exactitud que con otros me - dios. En fabricación se utilizan paracontrolar y regular muchos procesos, lo que permite mejorar la calidad del producto oaprovechar mejor las materias primas. Igualmente, en el control de la producción losradioisótopos brindan la posibilidad de realizar ensayos no destructivos, con lo que seimpide que lleguen al mercado productos de calidad inferior. Las publicaciones científicas ytécnicas describen con frecuencia todos estos métodos y numerosas organizacionesnacionales e internacionales se dedican a fomentar su aplicación. No obstante, la industriaparece a veces un tanto reacia a aplicarlos en provecho propio. Desde que existe, elOrganismo Internacional de Energía Atómica ha tratado siempre de fomentar el empleoindustrial de los radioisótopos, organizando para ello conferencias científicas sobre diversosaspectos 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 elnúcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleospequeños, además de algunos subproductos como neutrones, fotones (generalmenterayos 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 núcleosatómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado.1Simultáneamente 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 elementoy en el níquel ocurre la mayor energía de enlace nuclear por nucleón)libera energía en general. Por el contrario, la fusión de núcleos máspesados que el hierro absorbe energía. En el proceso inverso, la fisiónnuclear, 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 provocauna absorción de energía, ocurriendo loopuesto 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