Conceptos Fundamentales de la Radiactividad y Energía Nuclear

Isótopos

Los isótopos son átomos con el mismo número atómico pero con distinta masa atómica.

Radiactividad

La radiactividad es la capacidad que manifiestan algunos núcleos inestables de emitir partículas y/o radiaciones electromagnéticas de forma espontánea. Todos los núcleos con número atómico mayor a 83 son radiactivos.

Radiación Interna

La radiación interna proviene de las sustancias radiactivas presentes en los alimentos, en el agua y en el aire, las cuales, al ser ingeridas o inhaladas, se absorben en los tejidos vivos. Los principales isótopos radiactivos que contiene el cuerpo humano son el potasio-40, el carbono-14 y el tritio.

El Radón

El radón es un gas noble que emana continuamente de la superficie terrestre y, por lo tanto, es respirado por los seres vivos. Cuando este elemento queda atrapado en algún recinto, su concentración puede aumentar considerablemente y causar daño en los seres vivos.

Tipos de Radiación

Radiación Alfa (α)

Las partículas alfa (α) son de baja velocidad y bajo poder de penetración debido a que poseen una masa elevada. Están formadas por 2 protones y 2 neutrones (núcleo de helio). Las radiaciones alfa son altamente ionizantes, ya que pueden arrancar electrones de un átomo, provocando su ionización.

Radiación Beta (β)

Las partículas beta (β) son mucho más pequeñas que las partículas alfa y poseen un mayor poder de penetración, debido a su mayor velocidad (cercana a la de la luz, aproximadamente 1/10 de la velocidad de la luz). La emisión beta ocurre en núcleos con exceso de neutrones o protones, donde el núcleo se estabiliza transformando un neutrón en protón (β-) o un protón en neutrón (β+). Son partículas con masa y carga idénticas a las de los electrones (β-) o positrones (β+).

Radiación Gamma (γ)

La radiación gamma (γ) es una radiación electromagnética de gran poder de penetración. No poseen carga eléctrica, viajan a la velocidad de la luz y son de alta frecuencia. Son altamente mutagénicas para las células vivas. La radiación gamma se manifiesta en los procesos radiactivos como consecuencia de la desexcitación de un núcleo que previamente haya sido excitado. Por lo tanto, los procesos donde se produce emisión de partículas alfa o beta suelen ir acompañados de emisión de radiación electromagnética en forma de fotones gamma.

Reacciones Nucleares y Desintegración Radiactiva

Las reacciones nucleares se producen cuando un núcleo inestable, denominado núcleo padre, emite espontáneamente radiaciones para transformarse en un núcleo más estable, llamado núcleo hijo. Este proceso se conoce como desintegración radiactiva y se representa mediante una ecuación general.

Tipos de Desintegración

• Núcleos de gran masa (Z > 83): Suelen liberar partículas alfa (α).
• Núcleos con exceso de neutrones en relación a los protones: Liberan partículas beta negativas (β-).
• Núcleos con exceso de protones: Estos se transforman en neutrones, liberando positrones (β+) o partículas beta positivas.

Vida Media (t½)

La vida media (t½) se define como el tiempo necesario para que la cantidad de un isótopo radiactivo o la concentración de un reactivo disminuya a la mitad de su valor inicial. Es un indicador de la velocidad de desintegración nuclear.

Fisión Nuclear

La fisión nuclear es el proceso mediante el cual un núcleo pesado (Z > 200) se divide para formar núcleos más pequeños, más estables y de masa intermedia, liberando además uno o más neutrones. Este proceso libera una gran cantidad de energía y se utiliza actualmente en las centrales nucleares para la generación de electricidad.

Fusión Nuclear

La fusión nuclear es el proceso mediante el cual núcleos livianos se unen para formar un núcleo más pesado. Este proceso también libera una gran cantidad de energía, pero requiere condiciones extremas, como temperaturas de aproximadamente 100.000.000 °C, para llevarse a cabo.

Reactores Nucleares

Los reactores nucleares son sistemas diseñados para aprovechar la energía nuclear liberada en reacciones de fisión controladas, principalmente para producir energía eléctrica. Existen distintos tipos de reactores:

• Reactores de investigación: Utilizan neutrones para producir isótopos radiactivos y realizar estudios científicos.
• Reactores de potencia: Son aquellos que usan el calor producido por la fisión para generar energía eléctrica a gran escala.

Intensidad de la Radiación

La intensidad de la radiación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la fuente (1/d²), donde d es la distancia a la fuente de radiación.