Cómo Funciona La Radiación Nuclear

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La radiación nuclear puede ser extremadamente beneficiosa o extremadamente dañina, todo depende de cómo se use. Aprende de qué se trata la radiación nuclear.

-La radiación nuclear puede ser extremadamente beneficiosa y extremadamente peligrosa. Solo depende de como lo uses. Las máquinas de rayos X, algunos tipos de equipos de esterilización y plantas de energía nuclear utilizan radiación nuclear, pero también lo hacen las armas nucleares. Los materiales nucleares (es decir, las s-ubstances que emiten radiación nuclear) son bastante comunes y han encontrado su camino en nuestros vocabularios normales de muchas maneras diferentes. Probablemente haya escuchado (y usado) muchos de los siguientes términos:

  • Uranio
  • Plutonio
  • Rayos alfa
  • Rayos beta
  • Rayos gamma
  • Rayos X
  • Rayos cósmicos
  • Radiación
  • La energía nuclear
  • Bombas nucleares
  • Desperdicios nucleares
  • Lluvia nuclear
  • Fisión nuclear
  • Bombas de neutrones
  • Media vida
  • Gas radón
  • Detectores de humo por ionización
  • Datación por carbono 14

-Todos estos términos están relacionados por el hecho de que todos tienen algo que ver con elementos nucleares, ya sean naturales o creados por el hombre. Pero, ¿qué es exactamente la radiación? ¿Por qué es tan peligroso? En este artículo, analizaremos la radiación nuclear para que pueda comprender exactamente qué es y cómo afecta su vida a diario.

El "Nuclear" en "Radiación Nuclear"

En esta figura, las partículas amarillas son electrones orbitales, las partículas azules son neutrones y las partículas rojas son protones.

En esta figura, las partículas amarillas son electrones orbitales, las partículas azules son neutrones y las partículas rojas son protones.

-L-e-t comienza al principio y comprende de dónde proviene la palabra "nuclear" en "radiación nuclear". Aquí hay algo con lo que ya debería sentirse cómodo: todo está hecho de átomos. Los átomos se unen en moléculas. Así que una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos en una sola unidad. Debido a que aprendemos sobre los átomos y las moléculas en la escuela primaria, entendemos y nos sentimos cómodos con ellos. En la naturaleza, cualquier átomo que encuentre será uno de los 92 tipos de átomos, también conocido como elementos. Así que cada sustancia en la Tierra (metal, plástico, cabello, ropa, hojas, vidrio) está formada por combinaciones de los 92 átomos que se encuentran en la naturaleza. La Tabla periódica de elementos que se ve en la clase de química es una lista de los elementos que se encuentran en la naturaleza más una serie de elementos creados por el hombre.

Dentro de cada átomo hay tres partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones se unen para formar el núcleo del átomo, mientras que los electrones rodean y orbitan el núcleo. Los protones y los electrones tienen cargas opuestas y, por lo tanto, se atraen entre sí (los electrones son negativos y los protones son positivos y las cargas opuestas se atraen), y en la mayoría de los casos el número de electrones y protones es el mismo para un átomo (lo que hace que el átomo sea neutral). Los neutrones son neutros. Su propósito en el núcleo es unir los protones. Debido a que todos los protones tienen la misma carga y se repelen naturalmente entre sí, los neutrones actúan como "pegamento" para mantener a los protones estrechamente unidos en el núcleo.

El número de protones en el núcleo determina el comportamiento de un átomo. Por ejemplo, si combina 13 protones con 14 neutrones para crear un núcleo y luego gira 13 electrones alrededor de ese núcleo, lo que tiene es un átomo de aluminio. Si agrupa millones de átomos de aluminio, obtendrá una sustancia que es aluminio: puede formar latas de aluminio, papel de aluminio y revestimientos de aluminio. Todo el aluminio que se encuentra en la naturaleza se llama aluminio-27. El "27" es el número de masa atómica - la suma del número de neutrones y protones en el núcleo. Si toma un átomo de aluminio y lo pone en una botella y vuelve en varios millones de años, seguirá siendo un átomo de aluminio. Aluminio-27 se llama por lo tanto un estable átomo. Hasta hace unos 100 años, se pensaba que todos los átomos eran estables.

Muchos átomos vienen en diferentes formas. Por ejemplo, el cobre tiene dos formas estables: cobre-63 (que representa alrededor del 70 por ciento de todo el cobre natural) y cobre-65 (que representa alrededor del 30 por ciento). Las dos formas se llaman isótopos. Los átomos de ambos isótopos de cobre tienen 29 protones, pero un átomo de cobre-63 tiene 34 neutrones, mientras que un átomo de cobre-65 tiene 36 neutrones. Ambos isótopos actúan y se ven iguales, y ambos son estables.

La parte que no se entendió hasta hace unos 100 años es que ciertos elementos tienen isótopos que son radioactivo. En algunos elementos, todos los isótopos son radioactivos. El hidrógeno es un buen ejemplo de un elemento con múltiples isótopos, uno de los cuales es radioactivo. El hidrógeno normal, o hidrógeno-1, tiene un protón y no tiene neutrones (debido a que solo hay un protón en el núcleo, no hay necesidad de los efectos de unión de los neutrones). Hay otro isótopo, el hidrógeno-2 (también conocido como deuterio), que tiene un protón y un neutrón. El deuterio es muy raro en la naturaleza (representa aproximadamente el 0.015 por ciento de todo el hidrógeno), y aunque actúa como el hidrógeno-1 (por ejemplo, puedes hacer agua con él), resulta que es lo suficientemente diferente del hidrógeno-1 en que Es tóxico en altas concentraciones. El isótopo deuterio del hidrógeno es estable. Un tercer isótopo, el hidrógeno-3 (también conocido como tritio), tiene un protón y dos neutrones. Resulta que este isótopo es inestable. Es decir, si tiene un recipiente lleno de tritio y vuelve en un millón de años, encontrará que todo se ha convertido en helio-3 (dos protones, un neutrón), que es estable. El proceso por el cual se convierte en helio se denomina. desintegración radioactiva.

Ciertos elementos son naturalmente radiactivos en todos sus isótopos.El uranio es el mejor ejemplo de un elemento de este tipo y es el elemento radiactivo más pesado que ocurre naturalmente. Hay otros ocho elementos naturalmente radiactivos: polonio, astato, radón, francio, radio, actinio, torio y protactinio. Todos los demás elementos artificiales más pesados ​​que el uranio también son radioactivos.

Desintegración radioactiva

-La decadencia radioactiva es un proceso natural. Un átomo de un isótopo radiactivo se descompondrá espontáneamente en otro elemento a través de uno de los tres procesos comunes:

  • Decaimiento alfa
  • Decaimiento beta
  • Fision espontanea

En el proceso, se producen cuatro tipos diferentes de rayos radiactivos:

  • Rayos alfa
  • Rayos beta
  • Rayos gamma
  • Rayos de neutrones

Americium-241, un elemento radioactivo mejor conocido por su uso en detectores de humo, es un buen ejemplo de un elemento que sufre desintegración alfa. Un átomo de americio-241 lanzará espontáneamente un partícula alfa. Una partícula alfa está formada por dos protones y dos neutrones unidos, lo que equivale a un núcleo de helio-4. En el proceso de emisión de la partícula alfa, el átomo de americio-241 se convierte en un átomo de neptunio-237. La partícula alfa abandona la escena a una velocidad alta, tal vez 10,000 millas por segundo (16,000 km / s).

Si estuvieras mirando un átomo de americio-241 individual, sería imposible predecir cuándo arrojaría una partícula alfa. Sin embargo, si tiene una gran colección de átomos de americio, entonces la tasa de descomposición se vuelve bastante predecible. Para el americio-241, se sabe que la mitad de los átomos se desintegran en 458 años. Por lo tanto, 458 años es el media vida de americio-241. Cada elemento radioactivo tiene una vida media diferente, que va desde fracciones de segundo hasta millones de años, dependiendo del isótopo específico. Por ejemplo, el americio-243 tiene una vida media de 7,370 años.

El tritio (hidrógeno-3) es un buen ejemplo de un elemento que sufre decaimiento beta. En la desintegración beta, un neutrón en el núcleo se convierte espontáneamente en un protón, un electrón y una tercera partícula llamada antineutrino. El núcleo expulsa el electrón y el antineutrino, mientras que el protón permanece en el núcleo. El electrón expulsado se conoce como partícula beta. El núcleo pierde un neutrón y gana un protón. Por lo tanto, un átomo de hidrógeno-3 que sufre una desintegración beta se convierte en un átomo de helio-3. Si hace clic en el botón "Ir" en la siguiente figura, puede ver el cambio de neutrón.

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En fisión espontánea, un átomo en realidad se divide en lugar de tirar una partícula alfa o beta. La palabra "fisión" significa "división". Un átomo pesado como el fermio-256 sufre una fisión espontánea en aproximadamente el 97 por ciento del tiempo en que se descompone, y en el proceso, se convierte en dos átomos. Por ejemplo, un átomo de fermio-256 puede convertirse en un átomo de xenón-140 y paladio-112, y en el proceso expulsará cuatro neutrones (conocidos como "neutrones rápidos" porque se expulsan en el momento de la fisión). Estos neutrones pueden ser absorbidos por otros átomos y causar reacciones nucleares, como la descomposición o la fisión, o pueden chocar con otros átomos, como bolas de billar, y provocar la emisión de rayos gamma.

La radiación de neutrones se puede usar para hacer que los átomos no radiactivos se vuelvan radioactivos; Esto tiene aplicaciones prácticas en medicina nuclear. La radiación de neutrones también se fabrica a partir de reactores nucleares en plantas de energía y naves propulsadas por energía nuclear y en aceleradores de partículas, dispositivos utilizados para estudiar la física subatómica.

En muchos casos, un núcleo que haya sufrido una desintegración alfa, una desintegración beta o una fisión espontánea será altamente energético y, por lo tanto, inestable. Eliminará su energía extra como un pulso electromagnético conocido como rayo gamma. Los rayos gamma son como los rayos X ya que penetran en la materia, pero son más energéticos que los rayos X. Los rayos gamma están hechos de energía, que no mueven partículas como las partículas alfa y beta.

Mientras que en el tema de varios rayos, también hay rayos cósmicos Bombardeando la tierra en todo momento. Los rayos cósmicos se originan del sol y también de cosas como las estrellas en explosión. La mayoría de los rayos cósmicos (quizás el 85 por ciento) son protones que viajan cerca de la velocidad de la luz, mientras que quizás el 12 por ciento son partículas alfa que viajan muy rápido. La velocidad de las partículas, por cierto, es lo que les da la capacidad de penetrar en la materia. Cuando golpean la atmósfera, chocan con los átomos en la atmósfera de varias maneras para formar rayos cósmicos secundarios que tienen menos energía. Estos rayos cósmicos secundarios chocan con otras cosas en la Tierra, incluidos los humanos. Nos golpean con rayos cósmicos secundarios todo el tiempo, pero no estamos heridos porque estos rayos secundarios tienen menos energía que los rayos cósmicos primarios. Los rayos cósmicos primarios son un peligro para los astronautas en el espacio exterior.

Un peligro "natural"

-Aunque, son "naturales" en el sentido de que los átomos radiactivos se descomponen naturalmente y los elementos radiactivos son parte de la naturaleza, todas las emisiones radiactivas son peligrosas para los seres vivos. Las partículas alfa, las partículas beta, los neutrones, los rayos gamma y los rayos cósmicos se conocen como radiación ionizante, lo que significa que cuando estos rayos interactúan con un átomo pueden desprender un electrón orbital. La pérdida de un electrón puede causar problemas, incluyendo todo, desde la muerte celular hasta las mutaciones genéticas (que conducen al cáncer), en cualquier ser vivo.

Debido a que las partículas alfa son grandes, no pueden penetrar mucho en la materia. No pueden penetrar en una hoja de papel, por ejemplo, por lo que cuando están fuera del cuerpo no tienen efecto en las personas. Sin embargo, si come o inhala átomos que emiten partículas alfa, las partículas alfa pueden causar bastante daño dentro de su cuerpo.

Las partículas beta penetran un poco más profundamente, pero nuevamente son solo peligrosas si se comen o se inhalan; Las partículas beta pueden ser detenidas por una lámina de papel de aluminio o plexiglás. Los rayos gamma, como los rayos X, son detenidos por el plomo.

Los neutrones, porque carecen de carga, penetran muy profundamente y se detienen mejor con capas extremadamente gruesas de concreto o líquidos como el agua o el aceite combustible. Los rayos gamma y los neutrones, debido a que son tan penetrantes, pueden tener efectos graves en las células de los humanos y otros animales. Es posible que haya escuchado en algún punto de un dispositivo nuclear llamado bomba de neutrones. La idea general de esta bomba es optimizar la producción de neutrones y rayos gamma para que la bomba tenga su máximo efecto en los seres vivos.

Como hemos visto, la radioactividad es "natural" y todos contenemos cosas como el carbono-14 radiactivo. También hay una serie de elementos nucleares hechos por el hombre en el medio ambiente que son perjudiciales. La radiación nuclear tiene poderosos beneficios, como la energía nuclear para generar electricidad y la medicina nuclear para detectar y tratar enfermedades, así como peligros significativos.

Para más información, echa un vistazo a los enlaces en la página siguiente.


Suplemento De Vídeo: Radiactividad: Qué es, Cómo afecta a los seres humanos, Muertes, Accidentes, Lugares insospechados.




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