¿Qué es el blindaje de la radiación ionizante? Definición

El blindaje de la radiación ionizante simplemente significa tener algo de material entre la fuente de radiación y usted (o algún dispositivo) que absorberá la radiación. Dosimetría de radiación
La protección radiológica es la ciencia y la práctica de proteger a las personas y al medio ambiente de los efectos nocivos de la radiación ionizante. Es un tema serio no solo en las centrales nucleares , sino también en la industria o en los centros médicos. En la protección radiológica hay tres formas de proteger a las personas de las fuentes de radiación identificadas:

  • Limitando el tiempo. La cantidad de exposición a la radiación depende directamente (linealmente) del tiempo que las personas pasan cerca de la fuente de radiación. La dosis puede reducirse limitando el tiempo de exposición .
  • Distancia. La cantidad de exposición a la radiación depende de la distancia desde la fuente de radiación. De manera similar al calor de un incendio, si está demasiado cerca, la intensidad de la radiación de calor es alta y puede quemarse. Si está a la distancia correcta, puede resistir allí sin ningún problema y, además, es cómodo. Si está demasiado lejos de la fuente de calor, la insuficiencia de calor también puede dañarlo. Esta analogía, en cierto sentido, puede aplicarse a la radiación también de fuentes de radiación.
  • Blindaje Finalmente, si la fuente es demasiado intensa y el tiempo o la distancia no proporcionan suficiente protección contra la radiación, se debe usar el blindaje. El blindaje contra la radiación generalmente consiste en barreras de plomo, concreto o agua. Hay muchos materiales que se pueden usar para proteger contra la radiación, pero hay muchas situaciones en la protección contra la radiación. Depende en gran medida del tipo de radiación que se va a proteger, su energía y muchos otros parámetros. Por ejemplo, incluso el uranio empobrecido puede usarse como una buena protección contra la radiación gamma, pero, por otro lado, el uranio es un blindaje absolutamente inapropiado de la radiación de neutrones .
principios de protección radiológica: tiempo, distancia, blindaje
Principios de protección radiológica: tiempo, distancia, blindaje
La protección contra la radiación simplemente significa tener algo de material entre la fuente de radiación y usted (o algún dispositivo) que absorberá la radiación . La cantidad de blindaje requerida, el tipo o material de blindaje depende en gran medida de varios factores. No estamos hablando de ninguna optimización.De hecho, en algunos casos, un blindaje inapropiado puede incluso empeorar la situación de radiación en lugar de proteger a las personas de la radiación ionizante. Los factores básicos, que deben considerarse durante la propuesta de protección contra la radiación, son:

  • Tipo de radiación ionizante a proteger
  • Espectro de energía de la radiación ionizante
  • Duración de la exposición
  • Distancia desde la fuente de la radiación ionizante
  • Requisitos sobre la atenuación de la radiación ionizante: principios ALARA o ALARP
  • Diseño grado de libertad
  • Otros requisitos físicos (por ejemplo, transparencia en caso de pantallas de vidrio con plomo)

Ver también: interacción de la radiación con la materia

Ver también: Calculadora Rad Pro

Blindaje de la radiación ionizante

Blindaje de la radiación en centrales nucleares

Generalmente en la industria nuclear, el blindaje contra la radiación tiene muchos propósitos. En las centrales nucleares, el objetivo principal es reducir la exposición a la radiación de personas y personal cerca de fuentes de radiación. En las centrales nucleares, la principal fuente de radiación es, de manera concluyente, el reactor nuclear y el núcleo del reactor . Los reactores nucleares se encuentran en general en potentes fuentes de espectro completo de tipos de radiación ionizante . El blindaje utilizado para este propósito se llama blindaje biológico .

Pero este no es el único propósito del blindaje contra la radiación. Los escudos también se usan en algunos reactores para reducir la intensidad de los rayos gamma o neutrones incidentes en el recipiente del reactor. Esta protección contra la radiación protege el recipiente del reactor y sus partes internas (por ejemplo, el cilindro de soporte del núcleo ) del calentamiento excesivo debido a la absorción de rayos gamma moderación rápida de neutrones . Tales escudos generalmente se denominan  escudos térmicos .

Ver también: reflector de neutrones

Por lo general, se utiliza un poco de protección contra la radiación extraña para proteger el material del recipiente a presión del reactor (especialmente en las  centrales eléctricas PWR ). Los materiales estructurales de los recipientes a presión y los componentes internos del reactor están dañados especialmente por neutrones rápidos . Los neutrones rápidos crean defectos estructurales, que en consecuencia conducen a la fragilidad del material del recipiente a presión . Para minimizar el flujo de neutrones en la pared del vaso, también se puede modificar la estrategia de carga del núcleo. En la estrategia de carga de combustible “hacia afuera”, se colocan nuevos conjuntos de combustible en la periferia del núcleo. Esta configuración provoca una alta fluencia de neutrones en la pared del vaso. Por lo tanto, la estrategia de carga de combustible «dentro-fuera» (con patrones de carga de baja fuga – L3P) se ha adoptado en muchas centrales nucleares. A diferencia de la estrategia de «entrada y salida», los núcleos de baja fuga tienen conjuntos de combustible nuevo en la segunda fila, no en la periferia del núcleo. La periferia contiene combustible con mayor consumo de combustible y menor potencia relativa y sirve como un escudo de radiación muy sofisticado.

En las centrales nucleares, el problema central es protegerse contra los rayos gamma y los neutrones , porque los rangos de partículas cargadas (como las partículas beta y las partículas alfa) en la materia son muy cortos. Por otro lado, debemos ocuparnos del blindaje de todos los tipos de radiación, porque cada reactor nuclear es una fuente importante de todos los tipos de radiación ionizante.

Cálculo de la tasa de dosis blindada en Sieverts de la superficie contaminada

Suponga una superficie que está contaminada por 1.0 Ci de 137 Cs Suponga que este contaminante puede ser aproximado por la fuente isotrópica puntual que contiene 1.0 Ci de 137 Cs , que tiene una vida media de 30.2 años . Tenga en cuenta que a continuación se muestra la relación entre la vida media y la cantidad de radionúclido requerida para dar una actividad de un curie . Esta cantidad de material se puede calcular usando λ, que es la constante de descomposición de ciertos nucleidos:

Curie - Unidad de Actividad

Alrededor del 94,6 por ciento se desintegra por emisión beta a un isómero nuclear de bario metaestable : bario-137m. El pico principal de fotones de Ba-137m es 662 keV . Para este cálculo, suponga que todas las desintegraciones pasan por este canal.

Calcule la tasa de dosis primaria de fotones , en sieverts por hora (Sv.h -1 ), en la superficie externa de un blindaje de plomo de 5 cm de espesor. Luego calcule las tasas de dosis equivalentes y efectivas para dos casos.

  1. Suponga que este campo de radiación externo penetra de manera uniforme en todo el cuerpo. Eso significa: Calcular la tasa de dosis efectiva de todo el cuerpo .
  2. Suponga que este campo de radiación externo penetra solo en los pulmones y los otros órganos están completamente protegidos. Eso significa: calcular la tasa de dosis efectiva .

Tenga en cuenta que, la tasa de dosis de fotones primarios descuida todas las partículas secundarias. Suponga que la distancia efectiva de la fuente desde el punto de dosis es de 10 cm . También supondremos que el punto de dosis es tejido blando y que puede ser simulado razonablemente por el agua y usamos el coeficiente de absorción de energía de masa para el agua.

Ver también: atenuación de rayos gamma

Ver también: Blindaje de rayos gamma

Solución:

La tasa de dosis de fotones primarios se atenúa exponencialmente , y la tasa de dosis de fotones primarios, teniendo en cuenta el escudo, viene dada por:

cálculo de la tasa de dosis

Como se puede ver, no tenemos en cuenta la acumulación de radiación secundaria. Si se producen partículas secundarias o si la radiación primaria cambia su energía o dirección, entonces la atenuación efectiva será mucho menor. Esta suposición generalmente subestima la tasa de dosis real, especialmente para protecciones gruesas y cuando el punto de dosis está cerca de la superficie de la protección, pero esta suposición simplifica todos los cálculos. Para este caso, la tasa de dosis real (con la acumulación de radiación secundaria) será más de dos veces mayor.

Para calcular la tasa de dosis absorbida , tenemos que usar en la fórmula:

  • k = 5,76 x 10 -7
  • S = 3.7 x 10 10 s -1
  • E = 0.662 MeV
  • μ t / ρ = 0.0326 cm 2 / g (los valores están disponibles en NIST)
  • μ = 1.289 cm -1 (los valores están disponibles en NIST)
  • D = 5 cm
  • r = 10 cm

Resultado:

La tasa de dosis absorbida resultante en grises por hora es entonces:

tasa de dosis absorbida - gris - cálculo

1) irradiación uniforme

Dado que el factor de ponderación de la radiación para los rayos gamma es igual a uno y hemos asumido el campo de radiación uniforme (el factor de ponderación del tejido también es igual a la unidad), podemos calcular directamente la tasa de dosis equivalente y la tasa de dosis efectiva (E = H T ) de la tasa de dosis absorbida como:

cálculo - dosis efectiva - uniforme

2) irradiación parcial

En este caso, suponemos una irradiación parcial de los pulmones solamente. Por lo tanto, tenemos que usar el factor de ponderación del tejido , que es igual a T = 0.12 . El factor de ponderación de la radiación para los rayos gamma es igual a uno. Como resultado, podemos calcular la tasa de dosis efectiva como:

cálculo - dosis efectiva - no uniforme

Tenga en cuenta que, si una parte del cuerpo (p. Ej., Los pulmones) recibe una dosis de radiación, representa un riesgo de un efecto particularmente perjudicial (p. Ej., Cáncer de pulmón). Si se administra la misma dosis a otro órgano, representa un factor de riesgo diferente.

Si queremos dar cuenta de la acumulación de radiación secundaria, entonces tenemos que incluir el factor de acumulación. La fórmula extendida para la tasa de dosis es entonces:

tasa de dosis absorbida - gris

Factores de acumulación de blindaje contra rayos gamma

El factor de acumulación es un factor de corrección que considera la influencia de la radiación dispersa más cualquier partícula secundaria en el medio durante los cálculos de protección. Si queremos dar cuenta de la acumulación de radiación secundaria, entonces tenemos que incluir el factor de acumulación . El factor de acumulación es entonces un factor multiplicativo que da cuenta de la respuesta a los fotones no colidados para incluir la contribución de los fotones dispersos. Por lo tanto, el factor de acumulación se puede obtener como una relación de la dosis total a la respuesta para la dosis no contaminada.

La fórmula extendida para el cálculo de la tasa de dosis es:

Factor de acumulación

El ANSI / ANS-6.4.3-1991 Coeficientes de atenuación de rayos gamma y factores de acumulación para el estándar de materiales de ingeniería, contiene coeficientes de atenuación de rayos gamma derivados y factores de acumulación para materiales y elementos de ingeniería seleccionados para usar en cálculos de blindaje (ANSI / ANS-6.1 .1, 1991).

 

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es el antineutrino? – Definición

Los antineutrinos son las antipartículas de los neutrinos. El antineutrino es una partícula subatómica elemental con masa infinitesimal y sin carga eléctrica. Dosimetría de radiación

Antineutrinos are the antiparticles of neutrinos. The antineutrino is an elementary subatomic particle with infinitesimal mass (less than 0.3eV..?) and with no electric charge. Neutrinos and antineutrinos belong to the family of leptons, which means they do not interact via strong nuclear force. Neutrinos are gravitational and weakly interacting subatomic particles with ½ unit of spin. Also antineutrinos (as neutrinos) are very penetrating subatomic particles, capable of passing through Earth without any interaction. Currently (2015), it is not resolved, whether the neutrino and its antiparticle are not identical particles.

Antineutrinos are produced in the negative beta decay. In a nuclear reactor occurs especially the β decay, because the common feature of the fission products is an excess of neutrons (see Nuclear Stability). An unstable fission fragment with the excess of neutrons undergoes β decay, where the neutron is converted into a proton, an electron, and an electron antineutrino. Therefore each nuclear reactor is very powerful source of antineutrinos and researchers around the world investigate the possibilities of using antineutrinos for reactor monitoring.

On the other hand the most powerful source of neutrinos in the solar system is doubtless the Sun itself. Billions of solar neutrinos per second pass (mostly without any interaction) through every square centimeter (~6 x 1010 cm-2s-1) on the Earth’s surface. In the Sun, neutrinos are produced after fusion reaction of two protons during positive beta decay of helium-2 nucleus.

_{2}^{2}textrm{He}rightarrow _{1}^{2}textrm{H} + beta^{+} + nu_{{e}}

 

Detection of Antineutrinos

Since neutrinos do not ionize matter, they cannot be detected directly. The antineutrino detection (1995 Nobel Prize for Frederick Reines and Clyde Cowan) is  based on the reaction:

This interaction is symmetrical to the beta decay of free neutron, therefore it sometimes referred to as inverse beta decay. All detection methods require the neutrinos to carry a minimum threshold energy of 1.8 MeV. Only antineutrinos with an energy above the threshold of 1.8 MeV can cause interactions with the protons in the water, producing positrons and neutrons.

Nuclear Reactor as the Antineutrino Source

Nuclear reactors are the major source of human-generated antineutrinos. This is due to the fact that antineutrinos are produced in a negative beta decay. In a nuclear reactor occurs especially the β decay, because the common feature of the fission fragments is an excess of neutrons (see Nuclear Stability). An unstable fission fragment with the excess of neutrons undergoes β decay, where the neutron is converted into a proton, an electron, and an electron antineutrino. The existence of emission of antineutrinos and their very low cross-section for any interaction leads to very interesting phenomenon. Roughly about 5% (or about 12 MeV of 207 MeV) of released energy per one fission is radiated away from reactor in the form of antineutrinos. For a typical nuclear reactor with a thermal power of 3000 MWth (~1000MWe of electrical power), the total power produced is in fact higher, approximately 3150 MW, of which 150 MW is radiated away into space as antineutrino radiation. This amount of energy is forever lost, since antineutrinos are able to penetrate all reactor materials without any interaction. In fact, a common statement in physics texts is that the mean free path of a neutrino is approximately a light-year of lead. Moreover, a neutrino of moderate energy can easily penetrate a thousand light-years of lead (according to the J. B. Griffiths).

Please note that billions of solar neutrinos per second pass (mostly without any interaction) through every square centimeter (~6×1010) on the Earth’s surface and antineutrino radiation is by no means dangerous.

Example – Amount of antineutrinos produced:

Stable nuclei with most likely mass number A from U-235 fission are  and . These nuclei have together 98 protons and 136 neutrons, while fission fragments (parent nuclei) have together 92 protons and 142 neutrons. This means after each U-235 fission the fission fragments must undergo on average 6 negative beta decays (6 neutrons must decay to 6 protons) and therefore 6 antineutrinos must be produced per each fission. The typical nuclear reactor therefore produces approximately 6 x 1020 antineutrinos per second (~200 MeV/fission; ~6 antineutrinos/fission; 3000 MWth; 9.375 x 1019 fissions/sec).

Reference: Griffiths, David, Introduction to Elementary Particles, Wiley, 1987.

beta decay

Beta decay of C-14 nucleus.

Neutrino event

Source: wikipedia.org

Antineutrino detector

The inside of a cylindrical antineutrino detector before being filled with clear liquid scintillator, which reveals antineutrino interactions by the very faint flashes of light they emit. Sensitive photomultiplier tubes line the detector walls, ready to amplify and record the telltale flashes.
Photo: Roy Kaltschmidt, LBNL
Source: Daya Bay Reactor Neutrino Experiment

antineutrino detection

Source: Slides – Dr. Blucher, Enrico Fermi Institute

Energy from Uranium Fission

Energy from Uranium Fission

Fission fragment yields

Fission fragment yield for different nuclei. The most probable fragment masses are around mass 95 (Krypton) and 137 (Barium).

 

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¿Qué es la constante de descomposición? – Definición

La constante de decaimiento determina la tasa de decaimiento. La constante de decaimiento se denota por λ, «lambda». Esta probabilidad constante puede variar mucho entre los diferentes tipos de núcleos, lo que lleva a las diferentes tasas de desintegración observadas.

curva de desintegración radiactiva - trama

La ley de desintegración radiactiva establece que la probabilidad por unidad de tiempo de que un núcleo decaiga es una constante, independiente del tiempo. Esta constante se llama la constante de desintegración y se denota por λ, «lambda». Esta probabilidad constante puede variar mucho entre los diferentes tipos de núcleos, lo que lleva a las diferentes tasas de desintegración observadas. La desintegración radiactiva de cierto número de átomos (masa) es exponencial en el tiempo.

Ley de desintegración radiactiva: N = Ne -λt

La tasa de desintegración nuclear también se mide en términos de vidas medias . La vida media es la cantidad de tiempo que le toma a un isótopo dado perder la mitad de su radioactividad. Si un radioisótopo tiene una vida media de 14 días, la mitad de sus átomos se habrán descompuesto en 14 días. En 14 días más, la mitad de la mitad restante se descompondrá, y así sucesivamente. Las vidas medias varían desde millonésimas de segundo para productos de fisión altamente radiactivos hasta miles de millones de años para materiales de larga duración (como el uranio natural). Darse cuenta delas vidas medias cortas van con grandes constantes de descomposición. El material radiactivo con una vida media corta es mucho más radiactivo (en el momento de la producción) pero obviamente perderá su radioactividad rápidamente. No importa cuán larga o corta sea la vida media, después de que hayan pasado siete vidas medias, queda menos del 1 por ciento de la actividad inicial.

La ley de desintegración radiactiva se puede derivar también para cálculos de actividad o cálculos de masa de material radiactivo:

(Número de núcleos) N = Ne -λt     (Actividad) A = Ae -λt      (Masa) m = me -λt

, donde N (número de partículas) es el número total de partículas en la muestra, A (actividad total) es el número de desintegraciones por unidad de tiempo de una muestra radiactiva, m es la masa del material radiactivo restante.

Tabla de ejemplos de semividas y constantes de descomposición.
Tabla de ejemplos de semividas y constantes de descomposición. Observe que las vidas medias cortas van con grandes constantes de descomposición. El material radiactivo con una vida media corta es mucho más radiactivo, pero obviamente perderá su radiactividad rápidamente.

Decadencia constante y vida media

En los cálculos de radioactividad, se debe conocer uno de los dos parámetros ( constante de desintegración o vida media ), que caracterizan la tasa de desintegración. Existe una relación entre la vida media (t 1/2 ) y la constante de desintegración λ. La relación puede derivarse de la ley de descomposición estableciendo N = ½ N o . Esto da:

donde ln 2 (el logaritmo natural de 2) es igual a 0.693. Si se da la constante de desintegración (λ), es fácil calcular la vida media, y viceversa.

Decadencia constante y radiactividad

En la figura se muestra la relación entre la vida media y la cantidad de radionúclido requerida para dar una actividad de un curie. Esta cantidad de material se puede calcular usando λ , que es la constante de descomposición de ciertos nucleidos:

Curie - Unidad de Actividad

Radioactividad - CurieLa siguiente figura ilustra la cantidad de material necesario para 1 curie de radiactividad. Es obvio que cuanto mayor es la vida media, mayor es la cantidad de radionúclido necesaria para producir la misma actividad. Por supuesto, la sustancia de vida más larga permanecerá radiactiva durante mucho más tiempo. Como se puede ver, la cantidad de material necesaria para 1 curie de radiactividad puede variar desde una cantidad demasiado pequeña para ser vista (0.00088 gramos de cobalto-60), hasta 1 gramo de radio-226, hasta casi tres toneladas de uranio-238 .

radiactividad - semividas - constantes de descomposición

Ejemplo: cálculo de radiactividad

Yodo 131 - esquema de descomposiciónUna muestra de material contiene 1 microgramo de yodo-131. Tenga en cuenta que el yodo-131 desempeña un papel importante como isótopo radiactivo presente en los productos de fisión nuclear , y es un importante contribuyente a los riesgos para la salud cuando se libera a la atmósfera durante un accidente. El yodo 131 tiene una vida media de 8.02 días.

Calcular:

  1. El número de átomos de yodo-131 inicialmente presentes.
  2. La actividad del yodo-131 en curies.
  3. El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días.
  4. El tiempo que le llevará a la actividad alcanzar 0.1 mCi.

Solución:

  1. El número de átomos de yodo-131 se puede determinar usando la masa isotópica como se muestra a continuación.

I-131 = m I-131 . N A / M I-131

I-131 = (1 μg) x (6.02 × 10 23 núcleos / mol) / (130.91 g / mol)

I-131 = 4.6 x 10 15 núcleos

  1. La actividad del yodo-131 en los curies se puede determinar utilizando su constante de descomposición :

El yodo-131 tiene una vida media de 8.02 días (692928 segundos) y, por lo tanto, su constante de descomposición es:

Usando este valor para la constante de desintegración podemos determinar la actividad de la muestra:

3) y 4) El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días (N 50d ) y el tiempo que le tomará a la actividad alcanzar 0.1 mCi se puede calcular usando la ley de descomposición:

Como se puede ver, después de 50 días, el número de átomos de yodo-131 y, por lo tanto, la actividad será aproximadamente 75 veces menor. Después de 82 días, la actividad será aproximadamente 1200 veces menor. Por lo tanto, el tiempo de diez vidas medias (factor 2 10 = 1024) se usa ampliamente para definir la actividad residual.

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¿Qué es el blindaje de la radiación gamma? Definición

El blindaje efectivo de la radiación gamma se basa en el uso de materiales de alta densidad y alta Z. También se puede usar agua y uranio empobrecido como escudo de rayos gamma. Dosimetría de radiación

En la protección radiológica hay tres formas de proteger a las personas de las fuentes de radiación identificadas:

  • Limitando el tiempo. La cantidad de exposición a la radiación depende directamente (linealmente) del tiempo que las personas pasan cerca de la fuente de radiación. La dosis puede reducirse limitando el tiempo de exposición .
  • Distancia. La cantidad de exposición a la radiación depende de la distancia desde la fuente de radiación. De manera similar al calor de un incendio, si está demasiado cerca, la intensidad de la radiación de calor es alta y puede quemarse. Si está a la distancia correcta, puede resistir allí sin ningún problema y, además, es cómodo. Si está demasiado lejos de la fuente de calor, la insuficiencia de calor también puede dañarlo. Esta analogía, en cierto sentido, puede aplicarse a la radiación también de fuentes de radiación.
  • Blindaje Finalmente, si la fuente es demasiado intensa y el tiempo o la distancia no proporcionan suficiente protección contra la radiación, se debe usar el blindaje. El blindaje contra la radiación generalmente consiste en barreras de plomo, concreto o agua. Hay muchos materiales que se pueden usar para proteger contra la radiación, pero hay muchas situaciones en la protección contra la radiación. Depende en gran medida del tipo de radiación que se va a proteger, su energía y muchos otros parámetros. Por ejemplo, incluso el uranio empobrecido puede usarse como una buena protección contra la radiación gamma, pero, por otro lado, el uranio es un blindaje absolutamente inapropiado de la radiación de neutrones .
principios de protección radiológica: tiempo, distancia, blindaje
Principios de protección radiológica: tiempo, distancia, blindaje

Características de los rayos gamma / radiación

Las características clave de los rayos gamma se resumen en los siguientes puntos:

  • Los rayos gamma son fotones de alta energía (aproximadamente 10 000 veces más energía que los fotones visibles), los mismos fotones que los fotones que forman el rango visible del espectro electromagnético: la luz.
  • Los fotones (rayos gamma y rayos X) pueden ionizar átomos directamente (a pesar de que son eléctricamente neutros) a través del efecto fotoeléctrico y el efecto Compton, pero la ionización secundaria (indirecta) es mucho más significativa.
  • Los rayos gamma ionizan la materia principalmente a través de la ionización indirecta .
  • Aunque se conoce una gran cantidad de posibles interacciones, existen tres mecanismos clave de interacción con la materia.
  • Los rayos gamma viajan a la velocidad de la luz y pueden viajar miles de metros en el aire antes de gastar su energía.
  • Como la radiación gamma es una materia muy penetrante, debe estar protegida por materiales muy densos, como el plomo o el uranio.
  • La distinción entre rayos X y rayos gamma no es tan simple y ha cambiado en las últimas décadas. Según la definición actualmente válida, los rayos X son emitidos por electrones fuera del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo .
  • Los rayos gamma acompañan frecuentemente la emisión de radiación alfa y beta .

 

Comparación de partículas en una cámara de nubes.  Fuente: wikipedia.org
Comparación de partículas en una cámara de nubes. Fuente: wikipedia.org
Coeficientes de atenuación.
Total de secciones transversales de fotones.
Fuente: Wikimedia Commons

Blindaje de la radiación gamma

En resumen, el blindaje efectivo de la radiación gamma se basa en la mayoría de los casos en el uso de materiales con las siguientes dos propiedades:

  • Alta densidad de material.
  • alto número atómico de material (materiales con alto contenido de Z)

Sin embargo, los materiales de baja densidad y los materiales de baja Z pueden compensarse con un mayor espesor, que es tan significativo como la densidad y el número atómico en aplicaciones de blindaje.

Un cable se usa ampliamente como un escudo gamma. La principal ventaja del blindaje de plomo es su compacidad debido a su mayor densidad. Por otro lado,  el uranio empobrecido es mucho más efectivo debido a su mayor Z. El uranio empobrecido se usa para proteger en fuentes portátiles de rayos gamma.

En las centrales nucleares, la  protección del núcleo de un reactor puede ser proporcionada por materiales del recipiente a presión del reactor, internos del reactor ( reflector de neutrones ). También se usa hormigón pesado para proteger tanto los neutrones como la radiación gamma.

Aunque el agua no es material de alta densidad ni de alta Z, se usa comúnmente como escudos gamma. El agua proporciona una protección contra la radiación de los conjuntos de combustible en una piscina de combustible gastado durante el almacenamiento o durante el transporte desde y hacia el núcleo del reactor .

En general, la protección contra la radiación gamma es más compleja y difícil que la protección contra la radiación alfa o beta . Para comprender de manera exhaustiva la forma en que un rayo gamma pierde su energía inicial, cómo puede atenuarse y cómo puede protegerse, debemos tener un conocimiento detallado de sus mecanismos de interacción.

Ver también más teoría: interacción de la radiación gamma con la materia

Ver también calculadora: actividad de Gamma a la tasa de dosis (con / sin escudo)

Ver también XCOM – DB de sección transversal de fotones: XCOM: base de datos de secciones cruzadas de fotones

Atenuación de rayos gamma

La sección transversal total de interacción de los rayos gamma con un átomo es igual a la suma de las tres secciones transversales parciales mencionadas: σ = σ f + σ C + σ 

  • σ f – Efecto fotoeléctrico
  • σ C – Dispersión de Compton
  • σ p – Producción en pareja

Dependiendo de la energía de los rayos gamma y del material absorbente, una de las tres secciones transversales parciales puede ser mucho más grande que las otras dos. A valores pequeños de energía de rayos gamma domina el efecto fotoeléctrico . La dispersión de Compton domina a las energías intermedias. La dispersión de compton también aumenta al disminuir el número atómico de la materia, por lo tanto, el intervalo de dominación es más amplio para los núcleos de luz. Finalmente, la producción de pares electrón-positrón domina a altas energías.

Según la definición de la sección transversal de interacción, se puede deducir la dependencia de la intensidad de los rayos gamma con el grosor del material absorbente. Si los rayos gamma monoenergéticos se coliman en un haz estrecho y si el detector detrás del material solo detecta los rayos gamma que pasaron a través de ese material sin ningún tipo de interacción con este material, entonces la dependencia debería ser una simple atenuación exponencial de los rayos gamma . Cada una de estas interacciones elimina el fotón del haz, ya sea por absorción o por dispersión fuera de la dirección del detector. Por lo tanto, las interacciones pueden caracterizarse por una probabilidad fija de ocurrencia por unidad de longitud de camino en el absorbedor. La suma de estas probabilidades se llamacoeficiente de atenuación lineal :

μ = τ (fotoeléctrico) + σ (Compton) + κ (par)

Atenuación de rayos gamma
La importancia relativa de varios procesos de interacción de la radiación gamma con la materia.

Coeficiente de atenuación lineal

La atenuación de la radiación gamma se puede describir con la siguiente ecuación.

I = I 0 .e -μx

, donde I es la intensidad después de la atenuación, I o es la intensidad incidente, μ es el coeficiente de atenuación lineal (cm -1 ) y el espesor físico del absorbedor (cm).

Atenuación
Dependencia de la intensidad de la radiación gamma en el espesor del absorbedor

Los materiales enumerados en la tabla de al lado son aire, agua y elementos diferentes desde el carbono ( Z = 6) hasta el plomo ( Z = 82) y sus coeficientes de atenuación lineal se dan para tres energías de rayos gamma. Hay dos características principales del coeficiente de atenuación lineal:

  • El coeficiente de atenuación lineal aumenta a medida que aumenta el número atómico del absorbedor.
  • El coeficiente de atenuación lineal para todos los materiales disminuye con la energía de los rayos gamma.

Capa de valor medio

La capa de valor medio expresa el espesor del material absorbente necesario para la reducción de la intensidad de radiación incidente en un factor de dos . Hay dos características principales de la capa de valor medio:

  • La capa de valor medio disminuye a medida que aumenta el número atómico del absorbedor. Por ejemplo, se necesitan 35 m de aire para reducir la intensidad de un haz de rayos gamma de 100 keV en un factor de dos, mientras que solo 0,12 mm de plomo pueden hacer lo mismo.
  • La capa de valor medio para todos los materiales aumenta con la energía de los rayos gamma. Por ejemplo, desde 0,26 cm para hierro a 100 keV hasta aproximadamente 1,06 cm a 500 keV.

Ejemplo:

¿Qué cantidad de agua necesita, si desea reducir la intensidad de un haz de rayos gamma monoenergéticos ( haz estrecho ) de 500 keV al 1% de su intensidad incidente? La capa de valor medio para los rayos gamma de 500 keV en agua es de 7.15 cm y el coeficiente de atenuación lineal para los rayos gamma de 500 keV en agua es de 0.097 cm -1 . La pregunta es bastante simple y se puede describir mediante la siguiente ecuación:I (x) = frac {I_ {0}} {100}, ;;  cuando;  x =?Si la capa de valor medio para el agua es 7.15 cm, el coeficiente de atenuación lineal es:mu = frac {ln2} {7.15} = 0.097cm ^ {- 1}Ahora podemos usar la ecuación de atenuación exponencial:I (x) = I_0; exp; (- mu x)frac {I_0} {100} = I_0; exp; (- 0.097 x)por lo tantofrac {1} {100} =; exp; (- 0.097 x)lnfrac {1} {100} = - ln; 100 = -0.097 xx = frac {ln100} {{0.097}} = 47.47; cmEntonces el espesor requerido de agua es de aproximadamente 47.5 cm . Este es un espesor relativamente grande y es causado por pequeños números atómicos de hidrógeno y oxígeno. Si calculamos el mismo problema para el plomo (Pb) , obtenemos el grosor x = 2.8cm .

Coeficientes de atenuación lineal

Tabla de coeficientes de atenuación lineal (en cm-1) para diferentes materiales a energías de rayos gamma de 100, 200 y 500 keV.

Amortiguador 100 keV 200 keV 500 keV
Aire   0.000195 / cm   0.000159 / cm   0.000112 / cm
Agua 0,167 / cm 0.136 / cm 0,097 / cm
Carbón 0.335 / cm 0.274 / cm 0,196 / cm
Aluminio 0.435 / cm 0.324 / cm 0.227 / cm
Planchar 2,72 / cm 1.09 / cm 0.655 / cm
Cobre 3.8 / cm 1.309 / cm 0,73 / cm
Dirigir 59,7 / cm 10.15 / cm 1,64 / cm

Capas de valor medio

capa de valor medio

La capa de valor medio expresa el espesor del material absorbente necesario para la reducción de la intensidad de radiación incidente en un factor de dos. Con la capa de valor medio es fácil realizar cálculos simples.
Fuente: www.nde-ed.org

Tabla de capas de valor medio (en cm) para diferentes materiales con energías de rayos gamma de 100, 200 y 500 keV.

Amortiguador 100 keV 200 keV 500 keV
Aire 3555 cm 4359 cm 6189 cm
Agua 4,15 cm 5,1 cm 7,15 cm
Carbón 2,07 cm 2,53 cm 3,54 cm
Aluminio 1,59 cm 2,14 cm 3,05 cm
Planchar 0,26 cm 0,64 cm 1,06 cm
Cobre 0,18 cm 0,53 cm 0,95 cm
Dirigir  0,012 cm  0,068 cm  0,42 cm

Coeficiente de atenuación masiva

Al caracterizar un material absorbente, a veces podemos usar el coeficiente de atenuación de masa.  El coeficiente de atenuación de masa se define como la relación del coeficiente de atenuación lineal y la densidad del absorbedor (μ / ρ) . La atenuación de la radiación gamma se puede describir con la siguiente ecuación:

I = I 0 .e – (μ / ρ) .ρl

, donde ρ es la densidad del material, (μ / ρ) es el coeficiente de atenuación de masa y ρ.l es el espesor de la masa. La unidad de medida utilizada para el coeficiente de atenuación de masa cm 2 g -1 .

Para energías intermedias, la dispersión de Compton domina y diferentes absorbentes tienen coeficientes de atenuación de masa aproximadamente iguales. Esto se debe al hecho de que la sección transversal de la dispersión de Compton es proporcional a la Z (número atómico) y, por lo tanto, el coeficiente es proporcional a la densidad del material ρ. A valores pequeños de energía de rayos gamma o a valores altos de energía de rayos gamma, donde el coeficiente es proporcional a las potencias más altas del número atómico Z (para efecto fotoeléctrico σ f ~ Z 5 ; para producción de pares σ p ~ Z 2 ), el El coeficiente de atenuación μ no es una constante.

Validez de la Ley Exponencial

La ley exponencial siempre describirá la atenuación de la radiación primaria por la materia. Si se producen partículas secundarias o si la radiación primaria cambia su energía o dirección, entonces la atenuación efectiva será mucho menor. La radiación penetrará más profundamente en la materia de lo que se predice solo por la ley exponencial. El proceso debe tenerse en cuenta al evaluar el efecto de la protección contra la radiación.

Ejemplo de acumulación de partículas secundarias.  Depende en gran medida del carácter y los parámetros de las partículas primarias.
Ejemplo de acumulación de partículas secundarias. Depende en gran medida del carácter y los parámetros de las partículas primarias.

 

Factores de acumulación de blindaje contra rayos gamma

El factor de acumulación es un factor de corrección que considera la influencia de la radiación dispersa más cualquier partícula secundaria en el medio durante los cálculos de protección. Si queremos dar cuenta de la acumulación de radiación secundaria, entonces tenemos que incluir el factor de acumulación . El factor de acumulación es entonces un factor multiplicativo que da cuenta de la respuesta a los fotones no colidados para incluir la contribución de los fotones dispersos. Por lo tanto, el factor de acumulación se puede obtener como una relación de la dosis total a la respuesta para la dosis no contaminada.

La fórmula extendida para el cálculo de la tasa de dosis es:

Factor de acumulación

El ANSI / ANS-6.4.3-1991 Coeficientes de atenuación de rayos gamma y factores de acumulación para el estándar de materiales de ingeniería, contiene coeficientes de atenuación de rayos gamma derivados y factores de acumulación para materiales y elementos de ingeniería seleccionados para usar en cálculos de blindaje (ANSI / ANS-6.1 .1, 1991).

 

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Qué es la Decadencia Beta – Radioactividad Beta – Definición

La desintegración beta o desintegración β representa la desintegración de un núcleo padre a una hija a través de la emisión de la partícula beta. La desintegración beta se rige por la interacción débil. Dosimetría de radiación

La desintegración beta o desintegración β representa la desintegración de un núcleo padre a una hija a través de la emisión de la partícula beta. Esta transición ( β  decaimiento ) puede ser caracterizado como:

Beta Decay - Beta Radioactivity - definición

Si un núcleo emite una partícula beta, pierde un electrón (o positrón). En este caso, el número de masa del núcleo hijo sigue siendo el mismo, pero el núcleo hijo formará un elemento diferente.

Las partículas beta son electrones o positrones de alta energía y alta velocidad emitidos por ciertos tipos de núcleos radiactivos como el potasio-40. Las partículas beta tienen un mayor rango de penetración que las partículas alfa, pero aún mucho menos que los rayos gamma . Las partículas beta emitidas son una forma de radiación ionizante también conocida como rayos beta. Existen las siguientes formas de desintegración beta:

  • Decadencia beta negativa – Decadencia de electrones. En la descomposición de electrones, un núcleo rico en neutrones emite un electrón de alta energía (β  partículas). Los electrones están cargados negativamente de partículas casi sin masa Debido a la ley de conservación de la carga eléctrica, la carga nuclear debe aumentar en una unidad. En este caso, el proceso puede ser representado por: 
  • Decaimiento Beta Positivo – Positron Decay. En la descomposición de positrones, un núcleo rico en protones emite un positrón (los positrones son antipartículas de electrones y tienen la misma masa que los electrones pero carga eléctrica positiva), y por lo tanto reduce la carga nuclear en una unidad. En este caso, el proceso puede representarse mediante: Una aniquilación ocurre cuando un positrón de baja energía colisiona con un electrón de baja energía.
  • Decadencia beta inversa: captura de electrones . La captura de electrones , conocida también como desintegración beta inversa, a veces se incluye como un tipo de desintegración beta, porque el proceso nuclear básico, mediado por la interacción débil, es el mismo. En este proceso, un núcleo rico en protones también puede reducir su carga nuclear en una unidad al absorber un electrón atómico. 

La emisión de electrones fue uno de los primeros fenómenos de descomposición observados. El proceso inverso, la captura de electrones , fue observado por primera vez por Luis Álvarez, en vanadio 48. Lo informó en un artículo de 1937 en Physical Review.

Deterioro de uranio 238.
La cadena de desintegración de uranio 238 comprende desintegraciones alfa y beta.

En un reactor nuclear ocurre especialmente la desintegración β, porque la característica común de los productos de fisión es un exceso de neutrones (ver Estabilidad nuclear ). Un fragmento de fisión inestable con el exceso de neutrones sufre desintegración β, donde el neutrón se convierte en un protón, un electrón y un antineutrino electrónico . Un neutrón libre también sufre este tipo de descomposición. Un neutrón libre se descompondrá con una vida media de aproximadamente 611 segundos (10.3 minutos) en un protón, un electrón y un antineutrino (la contrapartida antimateria del neutrino , una partícula sin carga y poca o ninguna masa).

Teoría de la descomposición beta: interacción débil

La desintegración beta se rige por la interacción débil . Durante una desintegración beta de los dos abajo quarks se transforma en un quark arriba emitiendo un W  Higgs (se lleva una carga negativa). El W  Higgs luego se desintegra en un partícula beta y un antineutrino . Este proceso es equivalente al proceso, en el que un neutrino interactúa con un neutrón.

teoría de la desintegración beta - interacción débil

Como se puede ver en la figura, la interacción débil cambia un sabor de quark a otro. Tenga en cuenta que, el modelo estándar cuenta seis sabores de quarks y seis sabores de leptones. La interacción débil es el único proceso en el que un quark puede cambiar a otro quark, o un leptón a otro leptón (cambio de sabor). Ni la interacción fuerte ni electromagnéticapermitir el cambio de sabor. Este hecho es crucial en muchas desintegraciones de partículas nucleares. En el proceso de fusión, que, por ejemplo, alimenta al Sol, dos protones interactúan a través de la fuerza débil para formar un núcleo de deuterio, que reacciona aún más para generar helio. Sin la interacción débil, el diprotón se descompondría en dos protones no unidos de hidrógeno-1 a través de la emisión de protones. Como resultado, el sol no ardería sin él ya que la interacción débil causa la transmutación p -> n.

A diferencia de la desintegración alfa , ni la partícula beta ni su neutrino asociado existen dentro del núcleo antes de la desintegración beta, sino que se crean en el proceso de desintegración. Mediante este proceso, los átomos inestables obtienen una relación más estable de protones a neutrones. La probabilidad de descomposición de un nucleido debido a beta y otras formas de descomposición está determinada por su energía de unión nuclear. Para que la emisión de electrones o positrones sea energéticamente posible, la liberación de energía (ver más abajo) o el valor Q debe ser positivo.

Espectro de energía de la decadencia beta

Tanto en  la desintegración alfa  como en la  gamma , la partícula resultante (partícula alfa  o  fotón ) tiene una  distribución de energía estrecha , ya que la partícula transporta la energía de la diferencia entre los estados nucleares inicial y final. Por ejemplo, en caso de alfa decaimiento, cuando un núcleo padre se descompone espontáneamente para producir un núcleo hijo y una partícula alfa, la suma de la masa de los dos productos no bastante igual a la masa del núcleo original (véase  la misa Defecto ) . Como resultado de la ley de conservación de la energía, esta diferencia aparece en la forma de la  energía cinética de la partícula alfa.. Dado que las mismas partículas aparecen como productos en cada descomposición de un núcleo principal particular, la diferencia de masa siempre debe  ser la misma , y la energía cinética  de las partículas alfa también debe ser siempre la misma. En otras palabras, el haz de partículas alfa debe ser  monoenergético . 

Se esperaba que las mismas consideraciones serían válidas para un núcleo padre que se descomponga en un núcleo hijo y  una partícula beta . Debido a que solo se observó la desintegración beta del electrón y el núcleo hijo de retroceso, inicialmente se supuso que el proceso era  un proceso de dos cuerpos , muy similar a la desintegración alfa. Parecería razonable suponer que las partículas beta formarían también un  haz monoenergético .

Para demostrar la energética de la desintegración beta de dos cuerpos, considere la desintegración beta en el cual se emite un electrón y el núcleo padre está en reposo,  onservation de la energía  requiere:

conservación-de-energía-beta-descomposición

Como el electrón es una partícula mucho más liviana, se esperaba que se llevaría la mayor parte de la energía liberada, lo que tendría un valor único  e- .

Espectro de energía de la desintegración beta
La forma de esta curva de energía depende de qué fracción de la energía de reacción (valor Q, la cantidad de energía liberada por la reacción) es transportada por el electrón o el neutrino.

Pero la realidad era diferente . Sin embargo, el espectro de partículas beta medido por Lise Meitner y Otto Hahn en 1911 y por Jean Danysz en 1913 mostró múltiples líneas sobre un fondo difuso. Además, prácticamente todas las partículas beta emitidas tienen energías inferiores a las predichas por la conservación de energía en las desintegraciones de dos cuerpos. Los electrones emitidos en  la desintegración beta tienen un  espectro continuo en lugar de discreto que parece contradecir la conservación de la energía, bajo el supuesto actual de que la desintegración beta es la simple emisión de un electrón desde un núcleo. Cuando esto se observó por primera vez,  parecía amenazar la supervivencia de una de las leyes de conservación más importantes en física .

Para dar cuenta de esta liberación de energía,  Pauli propuso  (en 1931) que se emitiera en el proceso de descomposición  otra partícula , más tarde nombrada por Fermi el  neutrino . Estaba claro, esta partícula debe ser altamente penetrante y que la conservación de la carga eléctrica requiere que el neutrino sea eléctricamente neutro. Esto explicaría por qué fue tan difícil detectar esta partícula. El término neutrino proviene del italiano que significa «pequeño neutral» y los neutrinos se denotan con la letra griega  ν (nu) . En el proceso de desintegración beta, el neutrino transporta la energía faltante y también en este proceso la ley de  conservación de la energía sigue siendo válida .

Leyes de conservación en la decadencia beta

Al analizar las reacciones nucleares , aplicamos las muchas leyes de conservación . Las reacciones nucleares están sujetas a las leyes de conservación clásicas para carga, momento, momento angular y energía  (incluidas las energías en reposo). Las leyes de conservación adicionales, no previstas por la física clásica, son:

Algunas de estas leyes se obedecen en todas las circunstancias, otras no. Hemos aceptado la conservación de la energía y el impulso. En todos los ejemplos dados, suponemos que el número de protones y el número de neutrones se conservan por separado. Encontraremos circunstancias y condiciones en las cuales esta regla no es cierta. Cuando consideramos reacciones nucleares no relativistas, es esencialmente cierto. Sin embargo, cuando consideramos las energías nucleares relativistas o las que involucran interacciones débiles, encontraremos que estos principios deben extenderse.

Algunos principios de conservación han surgido de consideraciones teóricas, otros son solo relaciones empíricas. No obstante, cualquier reacción no expresamente prohibida por las leyes de conservación generalmente ocurrirá, aunque sea a un ritmo lento. Esta expectativa se basa en la mecánica cuántica. A menos que la barrera entre los estados inicial y final sea infinitamente alta, siempre hay una probabilidad distinta de cero de que un sistema haga la transición entre ellos.

Para analizar las reacciones no relativistas, es suficiente tener en cuenta cuatro de las leyes fundamentales que rigen estas reacciones.

  1. Conservación de nucleones . El número total de nucleones antes y después de una reacción es el mismo.
  2. Conservación de carga . La suma de las cargas en todas las partículas antes y después de una reacción es la misma.
  3. Conservación del impulso . El impulso total de las partículas que interactúan antes y después de una reacción es el mismo.
  4. Conservación de energía . La energía, incluida la energía en masa en reposo, se conserva en reacciones nucleares.

Referencia: Lamarsh, John R. Introducción a la ingeniería nuclear 2da Edición

Decaimiento Beta – Valor Q

En física nuclear y de partículas, la energía de las reacciones nucleares está determinada por el valor Q de esa reacción. El valor Q de la reacción se define como la diferencia entre la suma de las masas en reposo de los reactivos iniciales y la suma de las masas de los productos finales , en unidades de energía (generalmente en MeV).

Considere una reacción típica, en la cual el proyectil a y el objetivo A dan lugar a dos productos, B y b. Esto también se puede expresar en la notación que hemos utilizado hasta ahora, a + A → B + b , o incluso en una notación más compacta, A (a, b) B .

Ver también: E = mc2

El valor Q de esta reacción viene dado por:

Q = [ma + mA – (mb + mB)] c 2

Cuando se describe la desintegración beta (reacción sin proyectil), el núcleo desintegrante generalmente se conoce como el núcleo padre y el núcleo que queda después del evento como el núcleo hijo. La emisión de una partícula beta, ya sea un electrón, β  o un positrón, β + , cambia el número atómico del núcleo sin afectar su número de masa. La masa total en reposo del núcleo hijo y de la radiación nuclear liberada en una desintegración beta, m Hija + m Radiación , siempre es menor que la del núcleo padre, m padre .

La diferencia masa-energía,

Q = [m padre – (m Hija + m Radiación )] c 2

aparece como la energía de desintegración, liberada en el proceso. Por ejemplo, el valor Q de la desintegración beta típica es:

desintegración beta - valor q

En el proceso de desintegración beta, se emite un electrón o un positrón. Esta emisión se acompaña de la emisión de antineutrino (desintegración β) o neutrino (desintegración β +), que comparte la energía y el impulso de la desintegración. La emisión beta tiene un espectro característico. Este espectro característico es causado por el hecho de que se emite un neutrino o un antineutrino con emisión de partículas beta. La forma de esta curva de energía depende de qué fracción de la energía de reacción ( valor Q -la cantidad de energía liberada por la reacción) es transportada por la partícula masiva. Por lo tanto, las partículas beta pueden emitirse con cualquier energía cinética que varía de 0 a Q. Después de una desintegración alfa o beta, el núcleo hijo a menudo queda en un estado de energía excitado. Para estabilizarse, posteriormente emite fotones de alta energía, rayos γ.

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¿Qué es la descomposición alfa? – Radiactividad alfa – Definición

La desintegración alfa o la desintegración α representa la desintegración de un núcleo padre a una hija a través de la emisión del núcleo de un átomo de helio. La desintegración alfa es un proceso de túnel cuántico. Para ser emitida, la partícula alfa debe penetrar una barrera potencial. Dosimetría de radiación

La desintegración alfa  (o desintegración α y también la radiactividad alfa ) representa la desintegración de un núcleo padre a una hija a través de la emisión del núcleo de un átomo de helio. Esta transición puede caracterizarse como:

Alpha Decay - Alpha Radioactivity

Como se puede ver en la figura, la partícula alfa se emite en descomposición alfa. Las partículas alfa son núcleos energéticos de helio . Las partículas alfa consisten en dos protones y dos neutrones unidos en una partícula idéntica a un núcleo de helio. Las partículas alfa son relativamente grandes y tienen una carga positiva doble. No son muy penetrantes y un trozo de papel puede detenerlos. Viajan solo unos pocos centímetros pero depositan todas sus energías a lo largo de sus cortos caminos.

Deterioro de uranio 238.En la práctica, este modo de descomposición solo se ha observado en nucleidos considerablemente más pesados ​​que el níquel, siendo los emisores alfa más ligeros conocidos los isótopos más ligeros (números de masa 106-110) de teluro (elemento 52). En los reactores nucleares, la descomposición alfa ocurre, por ejemplo, en el combustible (descomposición alfa de núcleos pesados). Las partículas alfa son emitidas comúnmente por todos los núcleos radiactivos pesados ​​que se encuentran en la naturaleza ( uranio , torio o radio), así como los elementos transuránicos (neptunio, plutonio o americio).

Teoría de la descomposición alfa – Túnel cuántico

Entre la variedad de canales en los que se desintegra un núcleo, la desintegración alfa ha sido uno de los más estudiados. El canal de desintegración alfa en núcleos pesados ​​y superpesados ​​ha proporcionado información sobre las propiedades fundamentales de los núcleos lejos de la estabilidad, como sus energías de estado fundamental y la estructura de sus niveles nucleares.

La desintegración alfa es un proceso de túnel cuántico . Para ser emitida, la partícula alfa debe penetrar una barrera potencial. Esto es similar a la descomposición de los grupos , en el que un núcleo atómico emite un pequeño «grupo» de neutrones y protones (por ejemplo, 12 C).

La altura de la barrera de Coulomb para los núcleos de A «200 es de aproximadamente 20-25 MeV . Las partículas alfa emitidas en la desintegración nuclear tienen energías típicas de aproximadamente 5 MeV. Por un lado, una partícula alfa de 5 MeV entrante se dispersa desde un núcleo pesado y no puede penetrar la barrera de Coulomb y acercarse lo suficiente al núcleo para interactuar a través de la fuerza fuerte. Por otro lado, una partícula alfa de 5 MeV unida en un pozo de potencial nuclear puede tunelizar esa misma barrera de Coulomb.

desintegración alfa - túnel cuánticoPara 1928, George Gamow (e independientemente por Ronald Gurney y Edward Condon ) había resuelto la teoría de la desintegración alfa a través del túnel cuántico.. Asumieron que la partícula alfa y el núcleo hijo existen dentro del núcleo padre antes de su disociación, es decir, la descomposición de los estados cuasiestacionarios (QS). Un estado cuasiestacionario se define como un estado de larga vida que eventualmente decae. Inicialmente, el grupo alfa oscila en el potencial del núcleo hijo, y el potencial de Coulomb impide su separación. La partícula alfa está atrapada en un pozo potencial por el núcleo. Clásicamente, está prohibido escapar, pero de acuerdo con los (entonces) recién descubiertos principios de la mecánica cuántica, tiene una probabilidad pequeña (pero no nula) de «tunelizar» a través de la barrera y aparecer en el otro lado para escapar del núcleo . Utilizando el mecanismo de túnel, Gamow, Condon y Gurney calcularon la penetrabilidad de la partícula α de túnel a través de la barrera de Coulomb, Encontrar las vidas de algunos núcleos emisores α. El principal éxito de este modelo fue la reproducción de la ley semi-empírica de Geiger-Nuttall que expresa las vidas de los emisores α en términos de las energías de las partículas α liberadas. Cabe señalar que otras formas comunes de desintegración (p. Ej., Desintegración beta) se rigen por la interacción entre la fuerza nuclear y la fuerza electromagnética.

Referencia especial: WSC Williams. Física nuclear y de partículas. Clarendon Press; 1 edición, 1991, ISBN: 978-0198520467.

Ley Geiger-Nuttall

La ley Geiger-Nuttall es una ley semiempírica que expresa la vida útil (semivida) del emisor alfa en términos de la energía de la partícula alfa liberada. En otras palabras, establece que los isótopos de corta duración emiten más partículas alfa enérgicas que las de larga duración. Esta regla fue formulada por Hans Geiger y John Mitchell Nuttall en 1911 antes del desarrollo de la formulación teórica. La ley de Geiger-Nuttall puede expresarse matemáticamente como:

Ley Geiger-Nuttall - ecuación

donde un y b son constantes empíricas que se encuentran a partir de gráficas logarítmicas de los datos experimentales. R α representa el rango lineal de la partícula alfa, por lo tanto, es una medida directa de la energía cinética de la partícula alfa. El ancho de la resonancia (Γ) generalmente está relacionado con la vida media (τ) del núcleo excitado por la relación: Γ = ℏ / τ

Leyes de conservación en la decadencia alfa

Al analizar las reacciones nucleares , aplicamos las muchas leyes de conservación . Las reacciones nucleares están sujetas a las leyes de conservación clásicas para carga, momento, momento angular y energía (incluidas las energías en reposo). Las leyes de conservación adicionales, no previstas por la física clásica, son:

Algunas de estas leyes se obedecen en todas las circunstancias, otras no. Hemos aceptado la conservación de la energía y el impulso. En todos los ejemplos dados, suponemos que el número de protones y el número de neutrones se conservan por separado. Encontraremos circunstancias y condiciones en las cuales esta regla no es cierta. Cuando consideramos reacciones nucleares no relativistas, es esencialmente cierto. Sin embargo, cuando consideramos las energías nucleares relativistas o las que involucran interacciones débiles, encontraremos que estos principios deben extenderse.

Algunos principios de conservación han surgido de consideraciones teóricas, otros son solo relaciones empíricas. No obstante, cualquier reacción no expresamente prohibida por las leyes de conservación generalmente ocurrirá, aunque sea a un ritmo lento. Esta expectativa se basa en la mecánica cuántica. A menos que la barrera entre los estados inicial y final sea infinitamente alta, siempre hay una probabilidad distinta de cero de que un sistema haga la transición entre ellos.

Para analizar las reacciones no relativistas, es suficiente tener en cuenta cuatro de las leyes fundamentales que rigen estas reacciones.

  1. Conservación de nucleones . El número total de nucleones antes y después de una reacción es el mismo.
  2. Conservación de carga . La suma de las cargas en todas las partículas antes y después de una reacción es la misma.
  3. Conservación del impulso . El impulso total de las partículas que interactúan antes y después de una reacción es el mismo.
  4. Conservación de energía . La energía, incluida la energía en masa en reposo, se conserva en reacciones nucleares.

Referencia: Lamarsh, John R. Introducción a la ingeniería nuclear 2da Edición

Decaimiento alfa: valor Q

En física nuclear y de partículas, la energía de las reacciones nucleares está determinada por el valor Q de esa reacción. El valor Q de la reacción se define como la diferencia entre la suma de las masas en reposo de los reactivos iniciales y la suma de las masas de los productos finales , en unidades de energía (generalmente en MeV).

Considere una reacción típica, en la cual el proyectil a y el objetivo A dan lugar a dos productos, B y b. Esto también se puede expresar en la notación que hemos utilizado hasta ahora, a + A → B + b , o incluso en una notación más compacta, A (a, b) B .

Ver también: E = mc2

El valor Q de esta reacción viene dado por:

Q = [ma + mA – (mb + mB)] c 2

Cuando se describe la desintegración alfa (una reacción sin proyectil), el núcleo desintegrante generalmente se conoce como el núcleo padre y el núcleo que queda después del evento como el núcleo hijo. La masa total en reposo del núcleo hijo y de la radiación nuclear liberada en una desintegración alfa, m Hija + m Radiación , es siempre menor que la del núcleo padre, m padre . La diferencia masa-energía,

Q = [m padre – (m Hija + m Radiación )] c 2

aparece como la energía de desintegración, liberada en el proceso. Por ejemplo, el valor Q de la desintegración alfa típica es:

desintegración alfa - valor q - ejemplo

La energía de desintegración de aproximadamente 5 MeV es la energía cinética típica de la partícula alfa. Para cumplir con la ley de conservación del momento, la mayor parte de la energía de desintegración debe aparecer como la energía cinética de la partícula alfa. Después de una desintegración alfa o beta, el núcleo hijo a menudo queda en un estado de energía excitado. Para estabilizarse, posteriormente emite fotones de alta energía, rayos γ.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

Qué es Half-Life – Cálculo – Ejemplo – Definición

Half-Life – Cálculo – Ejemplo. El yodo 131 tiene una vida media de 8.02 días. Calcule la actividad del yodo-131 en curies. Dosimetría de radiación

vida media de la mesaUno de los términos más útiles para estimar qué tan rápido se descompondrá un nucleido es la vida media radiactiva ( 1/2 ). La vida media se define como la cantidad de tiempo que le toma a un isótopo dado perder la mitad de su radioactividad. Como se escribió, la desintegración radiactiva es un proceso aleatorio a nivel de átomos individuales, en el sentido de que, según la teoría cuántica, es imposible predecir cuándo se desintegrará un átomo en particular. En otras palabras, el núcleo de un radionúclido no tiene «memoria». Un núcleo no «envejece» con el paso del tiempo. Por lo tanto, la probabilidad de que se rompa no aumenta con el tiempo, sino que se mantiene constante sin importar cuánto tiempo haya existido el núcleo.

Por lo tanto, la tasa de desintegración nuclear también se puede medir en términos de vidas medias . Cada radionúclido tiene su propia vida media particular que nunca cambia, independientemente de la cantidad o forma del material (es decir, sólido, líquido, gas, elemento o compuesto) o su historia pasada. Si un radioisótopo tiene una vida media de 14 días, la mitad de sus átomos se habrán descompuesto en 14 días. En 14 días más, la mitad de la mitad restante se descompondrá, y así sucesivamente.

Las vidas medias varían desde millonésimas de segundo para productos de fisión altamente radiactivos hasta miles de millones de años para materiales de larga duración (como el uranio natural). Después de que hayan transcurrido cinco vidas medias, solo queda 1/32, o 3.1%, del número original de átomos. Después de siete vidas medias, solo queda 1/128, o 0.78%, de los átomos. Por lo general, se puede suponer que el número de átomos existentes después de 5 a 7 vidas medias es insignificante.

Vida media y radiactividad – Ejemplo

En la figura se muestra la relación entre la vida media y la cantidad de radionúclido requerida para dar una actividad de un curie. Esta cantidad de material se puede calcular usando λ , que es la constante de descomposición de ciertos nucleidos:

Curie - Unidad de Actividad

Radioactividad - CurieLa siguiente figura ilustra la cantidad de material necesario para 1 curie de radiactividad. Es obvio que cuanto más larga es la vida media, mayor es la cantidad de radionúclido necesaria para producir la misma actividad. Por supuesto, la sustancia de vida más larga permanecerá radiactiva durante mucho más tiempo. Como se puede ver, la cantidad de material necesaria para 1 curie de radiactividad puede variar desde una cantidad demasiado pequeña para ser vista (0.00088 gramos de cobalto-60), a través de 1 gramo de radio-226, hasta casi tres toneladas de uranio-238 .

radiactividad - semividas - constantes de descomposición

Ejemplo: Ley de descomposición radiactiva

Yodo 131 - esquema de descomposiciónUna muestra de material contiene 1 microgramo de yodo-131. Tenga en cuenta que el yodo-131 desempeña un papel importante como isótopo radiactivo presente en los productos de fisión nuclear , y es un importante contribuyente a los riesgos para la salud cuando se libera a la atmósfera durante un accidente. El yodo 131 tiene una vida media de 8.02 días.

Calcular:

  1. El número de átomos de yodo-131 inicialmente presentes.
  2. La actividad del yodo-131 en curies.
  3. El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días.
  4. El tiempo que le llevará a la actividad alcanzar 0.1 mCi.

Solución:

  1. El número de átomos de yodo-131 se puede determinar usando la masa isotópica como se muestra a continuación.

I-131 = m I-131 . N A / M I-131

I-131 = (1 μg) x (6.02 × 10 23 núcleos / mol) / (130.91 g / mol)

I-131 = 4.6 x 10 15 núcleos

  1. La actividad del yodo-131 en los curies se puede determinar utilizando su constante de descomposición :

En los cálculos de radioactividad, se debe conocer uno de los dos parámetros ( constante de desintegración  o  vida media ), que caracterizan la tasa de desintegración. Existe una relación entre la vida media (t 1/2 ) y la constante de desintegración λ. La relación puede derivarse de la ley de descomposición estableciendo N = ½ N o . Esto da:

donde  ln 2  (el logaritmo natural de 2) es igual a 0.693. Si se da la constante de desintegración (λ), es fácil calcular la vida media, y viceversa.

El yodo-131 tiene una vida media de 8.02 días (692928 segundos) y, por lo tanto, su constante de descomposición es:

Usando este valor para la constante de desintegración podemos determinar la actividad de la muestra:

3) y 4) El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días (N 50d ) y el tiempo que le tomará a la actividad alcanzar 0.1 mCi se puede calcular usando la ley de descomposición:

Como se puede ver, después de 50 días, el número de átomos de yodo-131 y, por lo tanto, la actividad será aproximadamente 75 veces menor. Después de 82 días, la actividad será aproximadamente 1200 veces menor. Por lo tanto, el tiempo de diez vidas medias (factor 2 10 = 1024) se usa ampliamente para definir la actividad residual.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es el radionúclido? Radioisótopo: definición

Hay nucleidos inestables y radiactivos. Estos nucleidos se conocen como radionucleidos (nucleidos radiactivos) o radioisótopos (isótopos radiactivos). Dosimetría de radiación

vida media de la mesa

En física nuclear y química nuclear, las diversas especies de átomos cuyos núcleos contienen números particulares de protones y neutrones se denominan  nucleidos . Los nucleidos también se caracterizan por sus estados de energía nuclear (por ejemplo, un nucleido metaestable de  242m de la mañana ). Cada nucleido se denota por el símbolo químico del elemento (esto especifica Z) con el número de masa atómica como superíndice. Los isótopos  son nucleidos que tienen el mismo número atómico y, por lo tanto, son el mismo elemento, pero difieren en el número de neutrones.

Hay nucleidos inestables y radiactivos. Estos nucleidos se conocen como radionucleidos (nucleidos radiactivos) o radioisótopos (isótopos radiactivos). Estos  isótopos inestables se  desintegran a través de varias vías de desintegración radiactiva, más comúnmente desintegración alfa, desintegración beta, desintegración gamma o captura de electrones. Se conocen muchos otros tipos raros de descomposición, como la fisión espontánea o la emisión de neutrones.

Como se escribió, la desintegración radiactiva de los radionucleidos es un proceso aleatorio a nivel de átomos individuales, ya que, según la teoría cuántica, es imposible predecir cuándo se desintegrará un átomo en particular. En otras palabras, el núcleo de un radionúclido no tiene «memoria». Un núcleo no «envejece» con el paso del tiempo. Por lo tanto, la probabilidad de que se rompa no aumenta con el tiempo, sino que se mantiene constante sin importar cuánto tiempo haya existido el núcleo.

Por lo tanto, la tasa de desintegración nuclear también se puede medir en términos de vidas medias . Cada radionúclido tiene su propia vida media particular que nunca cambia, independientemente de la cantidad o forma del material (es decir, sólido, líquido, gas, elemento o compuesto) o su historia pasada. Si un radioisótopo tiene una vida media de 14 días, la mitad de sus átomos se habrán descompuesto en 14 días. En 14 días más, la mitad de la mitad restante se descompondrá, y así sucesivamente.

Las vidas medias varían desde millonésimas de segundo para productos de fisión altamente radiactivos hasta miles de millones de años para materiales de larga duración (como el uranio natural). Después de que hayan transcurrido cinco vidas medias, solo queda 1/32, o 3.1%, del número original de átomos. Después de siete vidas medias, solo queda 1/128, o 0.78%, de los átomos. Por lo general, se puede suponer que el número de átomos existentes después de 5 a 7 vidas medias es insignificante.

La fracción de la actividad original que queda después de las semividas siguientes es:

Actividad después de 1 vida media = ½ del original

Actividad después de 2 vidas medias = ½ x ½ = ¼ del original

Actividad después de 3 vidas medias = ½ x ½ x ½ = (½) 3 = 1/8 del original

Actividad después de 4 vidas medias = (½) 4 = 1/16 del original

Actividad después de 5 vidas medias = (½) 5 = 1/32 del original

Actividad después de 6 vidas medias = (½) 6 = 1/64 del original

Actividad después de 7 vidas medias = (½) 7 = 1/128 del original

radiactividad - semividasObserve que las vidas medias cortas van con grandes constantes de descomposición. El material radiactivo con una vida media corta es mucho más radiactivo (en el momento de la producción) pero obviamente perderá su radiactividad rápidamente. No importa qué tan larga o corta sea la vida media, después de que hayan pasado siete vidas medias, queda menos del 1 por ciento de la actividad inicial.

La ley de desintegración radiactiva establece que la probabilidad por unidad de tiempo de que un núcleo decaiga es una constante, independiente del tiempo. Esta constante se llama la constante de desintegración y se denota por λ, «lambda». Esta probabilidad constante puede variar mucho entre los diferentes tipos de núcleos, lo que lleva a las diferentes tasas de desintegración observadas. La desintegración radiactiva de cierto número de átomos (masa) es exponencial en el tiempo.

Ley de desintegración radiactiva: N = Ne -λt

La ley de desintegración radiactiva se puede derivar también para cálculos de actividad o cálculos de masa de material radiactivo:

(Número de núcleos) N = Ne -λt     (Actividad) A = Ae -λt      (Masa) m = me -λt

, donde N (número de partículas) es el número total de partículas en la muestra, A (actividad total) es el número de desintegraciones por unidad de tiempo de una muestra radiactiva, m es la masa del material radiactivo restante.

Vida media y radiactividad de radionucleidos

En la figura se muestra la relación entre la vida media y la cantidad de radionúclido requerida para dar una actividad de un curie. Esta cantidad de material se puede calcular usando λ , que es la constante de descomposición de ciertos nucleidos:

Curie - Unidad de Actividad

Radioactividad - CurieLa siguiente figura ilustra la cantidad de material necesario para 1 curie de radiactividad. Es obvio que cuanto mayor es la vida media, mayor es la cantidad de radionúclido necesaria para producir la misma actividad. Por supuesto, la sustancia de vida más larga permanecerá radiactiva durante mucho más tiempo. Como se puede ver, la cantidad de material necesaria para 1 curie de radiactividad puede variar desde una cantidad demasiado pequeña para ser vista (0.00088 gramos de cobalto-60), hasta 1 gramo de radio-226, hasta casi tres toneladas de uranio-238 .

Ejemplo: radioactividad del radionúclido

Yodo 131 - esquema de descomposiciónUna muestra de material contiene 1 microgramo de yodo-131. Tenga en cuenta que el yodo-131 desempeña un papel importante como isótopo radiactivo presente en los productos de fisión nuclear , y es un importante contribuyente a los riesgos para la salud cuando se libera a la atmósfera durante un accidente. El yodo 131 tiene una vida media de 8.02 días.

Calcular:

  1. El número de átomos de yodo-131 inicialmente presentes.
  2. La actividad del yodo-131 en curies.
  3. El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días.
  4. El tiempo que le llevará a la actividad alcanzar 0.1 mCi.

Solución:

  1. El número de átomos de yodo-131 se puede determinar usando la masa isotópica como se muestra a continuación.

I-131 = m I-131 . N A / M I-131

I-131 = (1 μg) x (6.02 × 10 23 núcleos / mol) / (130.91 g / mol)

I-131 = 4.6 x 10 15 núcleos

  1. La actividad del yodo-131 en los curies se puede determinar utilizando su constante de descomposición :

El yodo-131 tiene una vida media de 8.02 días (692928 segundos) y, por lo tanto, su constante de descomposición es:

Usando este valor para la constante de desintegración podemos determinar la actividad de la muestra:

3) y 4) El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días (N 50d ) y el tiempo que le tomará a la actividad alcanzar 0.1 mCi se puede calcular usando la ley de descomposición:

Como se puede ver, después de 50 días, el número de átomos de yodo-131 y, por lo tanto, la actividad será aproximadamente 75 veces menor. Después de 82 días, la actividad será aproximadamente 1200 veces menor. Por lo tanto, el tiempo de diez vidas medias (factor 2 10 = 1024) se usa ampliamente para definir la actividad residual.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es la vida media radiactiva?

Uno de los términos más útiles para estimar qué tan rápido se descompondrá un nucleido es la vida media radiactiva (t1 / 2). La vida media se define como la cantidad de tiempo que le toma a un isótopo dado perder la mitad de su radioactividad. Dosimetría de radiación

vida media de la mesaUno de los términos más útiles para estimar qué tan rápido se descompondrá un nucleido es la vida media radiactiva ( 1/2 ). La vida media se define como la cantidad de tiempo que le toma a un isótopo dado perder la mitad de su radioactividad. Como se escribió, la desintegración radiactiva es un proceso aleatorio a nivel de átomos individuales, en el sentido de que, según la teoría cuántica, es imposible predecir cuándo se desintegrará un átomo en particular. En otras palabras, el núcleo de un radionúclido no tiene «memoria». Un núcleo no «envejece» con el paso del tiempo. Por lo tanto, la probabilidad de que se rompa no aumenta con el tiempo, sino que se mantiene constante sin importar cuánto tiempo haya existido el núcleo.

Por lo tanto, la tasa de desintegración nuclear también se puede medir en términos de vidas medias . Cada radionúclido tiene su propia vida media particular que nunca cambia, independientemente de la cantidad o forma del material (es decir, sólido, líquido, gas, elemento o compuesto) o su historia pasada. Si un radioisótopo tiene una vida media de 14 días, la mitad de sus átomos se habrán descompuesto en 14 días. En 14 días más, la mitad de la mitad restante se descompondrá, y así sucesivamente.

Las vidas medias varían desde millonésimas de segundo para productos de fisión altamente radiactivos hasta miles de millones de años para materiales de larga duración (como el uranio natural). Después de que hayan transcurrido cinco vidas medias, solo queda 1/32, o 3.1%, del número original de átomos. Después de siete vidas medias, solo queda 1/128, o 0.78%, de los átomos. Por lo general, se puede suponer que el número de átomos existentes después de 5 a 7 vidas medias es insignificante.

La fracción de la actividad original que queda después de las semividas siguientes es:

Actividad después de 1 vida media = ½ del original

Actividad después de 2 vidas medias = ½ x ½ = ¼ del original

Actividad después de 3 vidas medias = ½ x ½ x ½ = (½) 3 = 1/8 del original

Actividad después de 4 vidas medias = (½) 4 = 1/16 del original

Actividad después de 5 vidas medias = (½) 5 = 1/32 del original

Actividad después de 6 vidas medias = (½) 6 = 1/64 del original

Actividad después de 7 vidas medias = (½) 7 = 1/128 del original

radiactividad - semividasObserve que las vidas medias cortas van con grandes constantes de descomposición. El material radiactivo con una vida media corta es mucho más radiactivo (en el momento de la producción) pero obviamente perderá su radiactividad rápidamente. No importa qué tan larga o corta sea la vida media, después de que hayan pasado siete vidas medias, queda menos del 1 por ciento de la actividad inicial.

La ley de desintegración radiactiva establece que la probabilidad por unidad de tiempo de que un núcleo decaiga es una constante, independiente del tiempo. Esta constante se llama la constante de desintegración y se denota por λ, «lambda». Esta probabilidad constante puede variar mucho entre los diferentes tipos de núcleos, lo que lleva a las diferentes tasas de desintegración observadas. La desintegración radiactiva de cierto número de átomos (masa) es exponencial en el tiempo.

Ley de desintegración radiactiva: N = Ne -λt

La tasa de desintegración nuclear también se mide en términos de vidas medias . La vida media es la cantidad de tiempo que le toma a un isótopo dado perder la mitad de su radioactividad. Si un radioisótopo tiene una vida media de 14 días, la mitad de sus átomos se habrán descompuesto en 14 días. En 14 días más, la mitad de la mitad restante se descompondrá, y así sucesivamente. Las vidas medias varían desde millonésimas de segundo para productos de fisión altamente radiactivos hasta miles de millones de años para materiales de larga duración (como el uranio natural). Darse cuenta delas vidas medias cortas van con grandes constantes de descomposición. El material radiactivo con una vida media corta es mucho más radiactivo (en el momento de la producción) pero obviamente perderá su radiactividad rápidamente. No importa qué tan larga o corta sea la vida media, después de que hayan pasado siete vidas medias, queda menos del 1 por ciento de la actividad inicial.

La ley de desintegración radiactiva se puede derivar también para cálculos de actividad o cálculos de masa de material radiactivo:

(Número de núcleos) N = Ne -λt     (Actividad) A = Ae -λt      (Masa) m = me -λt

, donde N (número de partículas) es el número total de partículas en la muestra, A (actividad total) es el número de desintegraciones por unidad de tiempo de una muestra radiactiva, m es la masa del material radiactivo restante.

Half-Life and Decay Constant

En los cálculos de radioactividad, se debe conocer uno de los dos parámetros ( constante de desintegración o vida media ), que caracterizan la tasa de desintegración. Existe una relación entre la vida media (t 1/2 ) y la constante de desintegración λ. La relación puede derivarse de la ley de descomposición estableciendo N = ½ N o . Esto da:

donde ln 2 (el logaritmo natural de 2) es igual a 0.693. Si se da la constante de desintegración (λ), es fácil calcular la vida media, y viceversa.

Vida media y radiactividad

En la figura se muestra la relación entre la vida media y la cantidad de radionúclido requerida para dar una actividad de un curie. Esta cantidad de material se puede calcular usando λ , que es la constante de descomposición de ciertos nucleidos:

Curie - Unidad de Actividad

Radioactividad - CurieLa siguiente figura ilustra la cantidad de material necesario para 1 curie de radiactividad. Es obvio que cuanto mayor es la vida media, mayor es la cantidad de radionúclido necesaria para producir la misma actividad. Por supuesto, la sustancia de vida más larga permanecerá radiactiva durante mucho más tiempo. Como se puede ver, la cantidad de material necesaria para 1 curie de radiactividad puede variar desde una cantidad demasiado pequeña para ser vista (0.00088 gramos de cobalto-60), hasta 1 gramo de radio-226, hasta casi tres toneladas de uranio-238 .

radiactividad - semividas - constantes de descomposición

Ejemplo: Ley de descomposición radiactiva

Yodo 131 - esquema de descomposiciónUna muestra de material contiene 1 microgramo de yodo-131. Tenga en cuenta que el yodo-131 desempeña un papel importante como isótopo radiactivo presente en los productos de fisión nuclear , y es un importante contribuyente a los riesgos para la salud cuando se libera a la atmósfera durante un accidente. El yodo 131 tiene una vida media de 8.02 días.

Calcular:

  1. El número de átomos de yodo-131 inicialmente presentes.
  2. La actividad del yodo-131 en curies.
  3. El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días.
  4. El tiempo que le llevará a la actividad alcanzar 0.1 mCi.

Solución:

  1. El número de átomos de yodo-131 se puede determinar usando la masa isotópica como se muestra a continuación.

I-131 = m I-131 . N A / M I-131

I-131 = (1 μg) x (6.02 × 10 23 núcleos / mol) / (130.91 g / mol)

I-131 = 4.6 x 10 15 núcleos

  1. La actividad del yodo-131 en los curies se puede determinar utilizando su constante de descomposición :

El yodo-131 tiene una vida media de 8.02 días (692928 segundos) y, por lo tanto, su constante de descomposición es:

Usando este valor para la constante de desintegración podemos determinar la actividad de la muestra:

3) y 4) El número de átomos de yodo-131 que permanecerán en 50 días (N 50d ) y el tiempo que le tomará a la actividad alcanzar 0.1 mCi se puede calcular usando la ley de descomposición:

Como se puede ver, después de 50 días, el número de átomos de yodo-131 y, por lo tanto, la actividad será aproximadamente 75 veces menor. Después de 82 días, la actividad será aproximadamente 1200 veces menor. Por lo tanto, el tiempo de diez vidas medias (factor 2 10 = 1024) se usa ampliamente para definir la actividad residual.

Vida media biológica

En general, la vida media biológica es el tiempo necesario para que la cantidad de un elemento particular en el cuerpo disminuya a la mitad de su valor inicial debido a la eliminación solo por procesos biológicos, cuando la tasa de eliminación es aproximadamente exponencial. La vida media biológica (t biológica ) se puede definir para metabolitos, fármacos y otras sustancias. También es muy importante en la protección radiológica, cuando se considera la exposición interna.

Si decimos que la fuente de radiación está dentro de nuestro cuerpo, es exposición interna. La ingesta de material radioactivo puede ocurrir a través de varias vías, como la ingestión de contaminación radioactiva en alimentos o líquidos, la inhalación de gases radiactivos o la piel intacta o herida. La mayoría de los radionucleidos le darán mucha más dosis de radiación si de alguna manera pueden ingresar a su cuerpo, de lo que lo harían si permanecieran afuera. La vida media biológica depende de la velocidad a la que el cuerpo normalmente usa un compuesto particular de un elemento. Los isótopos radiactivos que se ingirieron o tomaron a través de otras vías se eliminarán gradualmente del cuerpo a través de los intestinos, los riñones, la respiración y la transpiración. Esto significa que una sustancia radiactiva puede ser expulsada antes de que haya tenido la posibilidad de descomponerse.

Como resultado, la vida media biológica influye significativamente en la dosis global de la contaminación interna. Si un compuesto radiactivo con semivida radiactiva (t 1/2 ) se elimina del cuerpo con una semivida biológica t b , la semivida «efectiva» (t e ) viene dada por la expresión:

Como se puede ver, los mecanismos biológicos siempre disminuyen la dosis total de la contaminación interna. Además, si t 1/2 es grande en comparación con t b , la vida media efectiva es aproximadamente la misma que t b . Por ejemplo, el tritio tiene una vida media biológica de aproximadamente 10 días, mientras que la vida media radiactiva es de aproximadamente 12 años.

Ver también: vida media biológica

Ver también: vida media efectiva

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué son los rayos X? Radiación Roentgen: definición

Los rayos X , también conocidos como radiación X , se refieren a la radiación electromagnética (sin masa en reposo, sin carga) de altas energías. Los rayos X son fotones de alta energía con longitudes de onda cortas y, por lo tanto, de muy alta frecuencia. La frecuencia de radiación es el parámetro clave de todos los fotones, porque determina la energía de un fotón. Los fotones se clasifican según las energías de las ondas de radio de baja energía y la radiación infrarroja, a través de la luz visible, hasta los rayos X de alta energía y los rayos gamma .

NASA - Espectro electromagnético
Fuente: Recorrido por el espectro electromagnético www.nasa.gov

La mayoría de los rayos X tienen una longitud de onda que varía de 0.01 a 10 nanómetros (3 × 10 16 Hz a 3 × 10 19 Hz), correspondiente a energías en el rango de 100 eV a 100 keV. Las longitudes de onda de los rayos X son más cortas que las de los rayos UV y generalmente más largas que las de los rayos gamma. La distinción entre rayos X y rayos gamma no es tan simple y ha cambiado en las últimas décadas. Según la definición actualmente válida, los rayos X son emitidos por electrones fuera del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo .

Dado que los rayos X (especialmente los rayos X duros) están en una sustancia de fotones de alta energía, son materia muy penetrante y, por lo tanto, biológicamente peligrosos. Los rayos X pueden viajar miles de pies en el aire y pueden pasar fácilmente por el cuerpo humano.

Descubrimiento de rayos X – Wilhelm Conrad Röntgen

Descubrimiento de rayos X - Roentgen
Hand mit Ringen (Mano con anillos): impresión de la primera radiografía «médica» de Wilhelm Röntgen, de la mano de su esposa, tomada el 22 de diciembre de 1895 y presentada a Ludwig Zehnder del Physik Institut, Universidad de Friburgo, el 1 de enero de 1896
Fuente : wikipedia.org Licencia: Dominio público

Los rayos X fueron descubiertos el 8 de noviembre de 1895 por el profesor de física alemán Wilhelm Conrad Röntgenen la Universidad de Würtzburg en Alemania. Estaba estudiando descargas eléctricas en tubos de vidrio llenos de varios gases a muy bajas presiones. En estos experimentos, Röntgen había cubierto el tubo con papel negro y había oscurecido la habitación. Luego descubrió que un trozo de papel pintado con un tinte fluorescente, a cierta distancia del tubo, brillaría cuando encendiera el alto voltaje entre los electrodos en el tubo. Se dio cuenta de que había producido una «luz invisible» o rayo previamente desconocida, que emitía el tubo y un rayo capaz de atravesar el papel grueso que cubría el tubo. Röntgen se refirió a la radiación como «X», para indicar que se trataba de un tipo desconocido de radiación.

Al darse cuenta de la importancia de su descubrimiento, Röntgen centró toda su atención en el estudio de esta nueva radiación que tenía la inusual propiedad de pasar a través del papel negro. A través de experimentos adicionales, también descubrió que el nuevo rayo atravesaría la mayoría de las sustancias proyectando sombras de objetos sólidos como bloques de madera, libros e incluso su mano. Descubrió que los rayos X se propagan en líneas rectas desde las cuales no son desviados ni por campos eléctricos ni magnéticos. La primera imagen de rayos X fue una imagen de la mano de su esposa en una placa fotográfica formada debido a los rayos X. Su descubrimiento se extendió rápidamente por todo el mundo y Wilhelm Conrad Röntgen recibió el primer Premio Nobel de Física por su descubrimiento.

Características de los rayos X

Las características clave de los rayos X se resumen en los siguientes puntos:

  • Los rayos X son fotones de alta energía (aproximadamente 100 – 1 000 veces más energía que los fotones visibles), los mismos fotones que los fotones que forman el rango visible del espectro electromagnético: la luz.
  • Los rayos X generalmente se describen por su energía máxima, que está determinada por el voltaje entre los electrodos. Puede variar desde aproximadamente 20 kV hasta 300 kV. La radiación con bajo voltaje se llama » suave «, y la radiación con alto voltaje se llama » dura «.
  • Los fotones (rayos gamma y rayos X) pueden ionizar átomos directamente (a pesar de que son eléctricamente neutros) a través del efecto fotoeléctrico y el efecto Compton, pero la ionización secundaria (indirecta) es mucho más significativa.
  • Los rayos X ionizan la materia mediante ionización indirecta .
  • Aunque se conoce una gran cantidad de posibles interacciones, existen tres mecanismos clave de interacción con la materia.
    • Efecto fotoeléctrico
    • Dispersión de Compton
    • la dispersión de Rayleigh
  • Los rayos X viajan a la velocidad de la luz y pueden viajar cientos de metros en el aire antes de gastar su energía.
  • Como los rayos X duros son materia muy penetrante, deben estar protegidos por materiales muy densos, como el plomo o el uranio.
  • La distinción entre rayos X y rayos gamma no es tan simple y ha cambiado en las últimas décadas. Según la definición actualmente válida, los rayos X son emitidos por electrones fuera del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo .
  • Para los rayos X generados por el tubo de rayos X, existen dos tipos diferentes de espectros de rayos X:
    • Bremsstrahlung
    • Rayos X característicos
  • Los rayos X característicos acompañan con frecuencia algunos tipos de desintegración nuclear, como la conversión interna y la captura de electrones .

Rayos X – Producción

Tubo de rayos X - producción de rayos XDado que los rayos X son fotones de alta energía , que tienen naturaleza electromagnética , se pueden producir siempre que partículas cargadas (electrones o iones) de suficiente energía golpean un material. Es similar al efecto fotoeléctrico , donde los fotones pueden ser aniquilados cuando golpean la placa de metal, cada uno entregando su energía cinética a un electrón .

Los rayos X pueden ser generados por un tubo de rayos X , un tubo de vacío que utiliza un alto voltaje para acelerar los electrones liberados por un cátodo caliente a una alta velocidad. El cátodo debe calentarse para emitir electrones. Los electrones, acelerados por diferencias potenciales de decenas de miles de voltios, apuntan a un objetivo metálico (generalmente hecho de tungsteno u otro metal pesado) en un tubo de vacío. Cuanto mayor sea el voltaje entre los electrodos, mayor energía alcanzarán los electrones. Al alcanzar el objetivo, los electrones acelerados se detienen abruptamente y los rayos Xy se generan calor. La mayor parte de la energía se transforma en calor en el ánodo (que debe enfriarse). Solo el 1% de la energía cinética de los electrones se convierte en rayos X. Los rayos X generalmente se generan perpendiculares a la trayectoria del haz de electrones.

Una fuente especializada de rayos X que se está utilizando ampliamente en la investigación es el acelerador de partículas, que genera radiación conocida como radiación sincrotrón . Cuando las partículas cargadas ultra-relativistas se mueven a través de campos magnéticos, se ven obligadas a moverse a lo largo de un camino curvo. Dado que su dirección de movimiento cambia continuamente, también están acelerando y emiten bremsstrahlung, en este caso se denomina radiación sincrotrón .

Los rayos X también pueden ser producidos por protones rápidos u otros iones positivos. La emisión de rayos X inducida por protones o la emisión de rayos X inducida por partículas se usa ampliamente como procedimiento analítico.

Rayos X blandos y duros

Los rayos X generalmente se describen por su energía máxima, que está determinada por el voltaje entre los electrodos. Los rayos X con altas energías fotónicas (superiores a 5–10 keV) se denominan rayos X duros , mientras que los que tienen una energía más baja (y una longitud de onda más larga) se denominan rayos X blandos . Debido a su capacidad de penetración, los rayos X duros se usan ampliamente para obtener imágenes del interior de objetos visualmente opacos. Las aplicaciones más vistas son en radiografía médica. Dado que las longitudes de onda de los rayos X duros son similares al tamaño de los átomos, también son útiles para determinar las estructuras cristalinas mediante cristalografía de rayos X. Por el contrario, las radiografías suaves se absorben fácilmente en el aire. La longitud de atenuación de los rayos X de 600 eV en el agua es inferior a 1 micrómetro.

Espectro de rayos X: característico y continuo

Espectro de rayos X: característico y continuoPara los rayos X generados por el tubo de rayos X, la parte de energía que se transforma en radiación varía desde cero hasta la energía máxima del electrón cuando golpea el ánodo. La energía máxima del fotón de rayos X producido está limitada por la energía del electrón incidente, que es igual al voltaje en el tubo multiplicado por la carga de electrones, por lo que un tubo de 100 kV no puede crear rayos X con una energía superior a 100 keV. Cuando los electrones alcanzan el objetivo, los rayos X son creados por dos procesos atómicos diferentes:

  • Bremsstrahlung . El bremsstrahlung es la radiación electromagnética producida por la aceleración o desaceleración de un electrón cuando es desviada por fuertes campos electromagnéticos de núcleos de alta Z (número de protones) objetivo. El nombre bremsstrahlung proviene del alemán. La traducción literal es ‘radiación de frenado’ . Según la teoría clásica, cuando una partícula cargada se acelera o desacelera, debe irradiar energía. El bremsstrahlung es una de las posibles interacciones de partículas cargadas de luz con la materia (especialmente con números atómicos altos) Estas radiografías tienen un espectro continuo. La intensidad de los rayos X aumenta linealmente con frecuencia decreciente, desde cero a la energía de los electrones incidentes, el voltaje en el tubo de rayos X. Cambiar el material del que está hecho el objetivo en el tubo no tiene ningún efecto sobre el espectro de esta radiación continua. Si tuviéramos que cambiar de un objetivo de molibdeno a un objetivo de cobre, por ejemplo, todas las características del espectro de rayos X cambiarían, excepto la longitud de onda de corte.
  • Emisión característica de rayos X. Si el electrón tiene suficiente energía, puede expulsar un electrón orbital de la capa interna de electrones de un átomo de metal. Dado que el proceso deja una vacante en el nivel de energía de los electrones del cual proviene el electrón, los electrones externos del átomo caen en cascada para llenar los niveles atómicos más bajos, y generalmente se emiten uno o más rayos X característicos . Como resultado, aparecen picos de intensidad bruscos en el espectro a longitudes de onda que son características del material del que está hecho el objetivo anódico. Las frecuencias de los rayos X característicos se pueden predecir a partir del modelo de Bohr.

Interacción de rayos X con materia

Aunque se conoce una gran cantidad de posibles interacciones, existen tres mecanismos clave de interacción con la materia. La fuerza de estas interacciones depende de la energía de los rayos X y la composición elemental del material, pero no mucho de las propiedades químicas, ya que la energía del fotón de rayos X es mucho mayor que las energías de unión química. La absorción fotoeléctrica domina a bajas energías de rayos X, mientras que la dispersión de Compton domina a energías más altas.

  • Absorción fotoeléctrica
  • Dispersión de Compton
  • la dispersión de Rayleigh

Absorción fotoeléctrica de rayos X

Absorción gamma por un átomo.  Fuente: laradioactivite.com/
Absorción gamma por un átomo.
Fuente: laradioactivite.com/

En el efecto fotoeléctrico, un fotón experimenta una interacción con un electrón que está unido a un átomo. En esta interacción, el fotón incidente desaparece por completo y el átomo expulsa un fotoelectrón energético de una de sus capas unidas . La energía cinética del fotoelectrón expulsado (E e ) es igual a la energía del fotón incidente (hν) menos la energía de unión del fotoelectrón en su capa original (E b ).

e = hν-E b

Por lo tanto, los fotoelectrones solo son emitidos por el efecto fotoeléctrico si el fotón alcanza o excede un umbral de energía , la energía de unión del electrón, la función de trabajo del material. Para rayos X muy altos con energías de más de cientos keV, el fotoelectrón se lleva la mayor parte de la energía fotónica incidente – hν.

A valores pequeños de energía de rayos gamma domina el efecto fotoeléctrico . El mecanismo también se mejora para materiales de alto número atómico Z. No es simple derivar la expresión analítica para la probabilidad de absorción fotoeléctrica de rayos gamma por átomo en todos los rangos de energías de rayos gamma. La probabilidad de absorción fotoeléctrica por unidad de masa es aproximadamente proporcional a:

τ (fotoeléctrico) = constante x Z N / E 3.5

donde Z es el número atómico, el exponente n varía entre 4 y 5. E es la energía del fotón incidente. La proporcionalidad a las potencias superiores del número atómico Z es la razón principal para el uso de materiales con alto contenido de Z, como plomo o uranio empobrecido en escudos de rayos gamma.

Corte transversal de efecto fotoeléctrico.Aunque la probabilidad de la absorción fotoeléctrica del fotón disminuye, en general, con el aumento de la energía del fotón, hay discontinuidades agudas en la curva de la sección transversal. Estos se llaman «bordes de absorción»y corresponden a las energías de unión de los electrones de las capas unidas a los átomos. Para los fotones con la energía justo por encima del borde, la energía del fotón es suficiente para experimentar la interacción fotoeléctrica con el electrón de la capa unida, digamos K-shell. La probabilidad de tal interacción es justo por encima de este borde, mucho mayor que la de los fotones de energía ligeramente por debajo de este borde. Para los fotones por debajo de este borde, la interacción con el electrón de la capa K es energéticamente imposible y, por lo tanto, la probabilidad cae abruptamente. Estos bordes se producen también en las energías de unión de los electrones de otras capas (L, M, N … ..).

Dispersión de Compton de rayos X

dispersión de comptonLa fórmula de Compton se publicó en 1923 en Physical Review. Compton explicó que el cambio de rayos X es causado por el impulso de fotones en forma de partículas . La fórmula de dispersión de Compton es la relación matemática entre el cambio en la longitud de onda y el ángulo de dispersión de los rayos X. En el caso de la dispersión de Compton, el fotón de frecuencia  f  colisiona con un electrón en reposo. Tras la colisión, el fotón rebota en el electrón, renunciando a parte de su energía inicial (dada por la fórmula de Planck E = hf), mientras que el electrón gana impulso (masa x velocidad), el  fotón no puede bajar su velocidad. Como resultado de la ley de conservación del momento, el fotón debe reducir su impulso dado por:

Como resultado de la ley de conservación del momento, el fotón debe reducir su impulso dado por esta fórmula.

Dispersión de Compton
En la dispersión de Compton, el fotón de rayos gamma incidente se desvía a través de un ángulo Θ con respecto a su dirección original. Esta desviación da como resultado una disminución de la energía (disminución de la frecuencia del fotón) del fotón y se denomina efecto Compton.
Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

Por lo tanto, la disminución en el momento del fotón debe traducirse en una  disminución en la frecuencia  (aumento en la longitud de onda Δ λ = λ ‘- λ ). El desplazamiento de la longitud de onda aumentó con el ángulo de dispersión de acuerdo con  la fórmula de Compton :

El desplazamiento de la longitud de onda aumentó con el ángulo de dispersión de acuerdo con la fórmula de Compton

donde λ  es la longitud de onda inicial del fotón λ ‘  es la longitud de onda después de la dispersión,  es la constante de Planck = 6.626 x 10 -34  Js, e  es la masa de electrones en reposo (0.511 MeV) c  es la velocidad de la luz Θ  es la dispersión ángulo. El cambio mínimo en la longitud de onda ( λ ′  –  λ ) para el fotón ocurre cuando Θ = 0 ° (cos (Θ) = 1) y es al menos cero. El cambio máximo en la longitud de onda ( λ ′  –  λ) para el fotón ocurre cuando Θ = 180 ° (cos (Θ) = – 1). En este caso, el fotón transfiere al electrón la mayor cantidad de impulso posible. El cambio máximo en la longitud de onda se puede derivar de la fórmula de Compton:

El cambio máximo en la longitud de onda puede derivarse de la fórmula de Compton.  Longitud de Compton

La cantidad h / m e c se conoce como la  longitud  de onda de Compton del electrón y es igual a  2,43 × 10 −12 m . 

Dispersión de Rayleigh – Dispersión de Thomson

La dispersión de Rayleigh , también conocida como dispersión de Thomson, es el límite de baja energía de la dispersión de Compton. La energía cinética de las partículas y la frecuencia de los fotones no cambian como resultado de la dispersión. La dispersión de Rayleigh ocurre como resultado de una interacción entre un fotón entrante y un electrón, cuya energía de unión es significativamente mayor que la del fotón entrante. Se supone que la radiación incidente establece el electrón en una oscilación resonante forzada de tal manera que el electrón reemite radiación de la misma frecuencia pero en todas las direcciones.. En este caso, el campo eléctrico de la onda incidente (fotón) acelera la partícula cargada, haciendo que, a su vez, emita radiación a la misma frecuencia que la onda incidente y, por lo tanto, la onda se dispersa. La dispersión de Rayleigh es significativa hasta ke 20keV y, al igual que la dispersión de Thomson, es elástica. La sección transversal de dispersión total se convierte en una combinación de las secciones transversales de dispersión ligadas de Rayleigh y Compton. La dispersión de Thomson es un fenómeno importante en la física del plasma y fue explicado por primera vez por el físico JJ Thomson. Esta interacción tiene una gran importancia en el área de la cristalografía de rayos X.

Atenuación de rayos X

Coeficientes de atenuación.
Total de secciones transversales de fotones.
Fuente: Wikimedia Commons

A medida que los fotones de alta energía pasan a través del material, su energía disminuye. Esto se conoce como atenuación . La teoría de la atenuación también es válida para rayos X y rayos gamma . Resulta que los fotones de mayor energía (rayos X duros) viajan a través del tejido más fácilmente que los fotones de baja energía (es decir, los fotones de mayor energía tienen menos probabilidades de interactuar con la materia). Gran parte de este efecto está relacionado con el efecto fotoeléctrico . La probabilidad de absorción fotoeléctrica es aproximadamente proporcional a (Z / E) 3, donde Z es el número atómico del átomo de tejido y E es la energía del fotón. A medida que E aumenta, la probabilidad de interacción disminuye rápidamente. Para energías más altas, la dispersión de Compton se vuelve dominante. La dispersión de Compton es casi constante para diferentes energías, aunque disminuye lentamente a energías más altas.

Ver también: atenuación de rayos X

Blindaje de rayos X

En resumen, la protección efectiva de los rayos X se basa en la mayoría de los casos en el uso de materiales con las siguientes dos propiedades:

  • Alta densidad de material.
  • alto número atómico de material (materiales con alto contenido de Z)

Sin embargo, los materiales de baja densidad y los materiales de baja Z pueden compensarse con un mayor espesor, que es tan significativo como la densidad y el número atómico en aplicaciones de blindaje.

Un cable se usa ampliamente como escudo de rayos X. La principal ventaja del blindaje de plomo es su compacidad debido a su mayor densidad. Un cable se usa ampliamente como un escudo gamma. Por otro lado,  el uranio empobrecido  es mucho más efectivo debido a su mayor Z. El uranio empobrecido se usa para proteger en fuentes portátiles de rayos gamma.

En  las centrales nucleares, la  protección del núcleo de un  reactor  puede ser proporcionada por materiales del recipiente a presión del reactor, internos del reactor ( reflector de neutrones ). También se usa hormigón pesado para proteger tanto los  neutrones  como la radiación gamma.

En general, la protección contra rayos X es más compleja y difícil que la  protección contra radiación alfa  o  beta . Para comprender de manera integral la forma en que un rayo X pierde su energía inicial, cómo puede atenuarse y cómo puede protegerse, debemos tener un conocimiento detallado de sus mecanismos de interacción.

Ver también más teoría:  interacción de rayos X con materia

Ver también calculadora:  actividad de Gamma a la tasa de dosis (con / sin escudo)

Ver también XCOM – DB de sección transversal de fotones:  XCOM: base de datos de secciones cruzadas de fotones

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.