¿Qué es la radiación? Definición

¿Qué es la radiación? ¿Cómo se define la radiación? La radiación es energía que proviene de una fuente y viaja a través de algún material o a través del espacio. La luz, el calor y el sonido son tipos de radiación. Dosimetría de radiación

¿Qué es la radiación?

La definición más general es que la radiación es energía que proviene de una fuente y viaja a través de algún material o por el espacio. La luz, el calor y el sonido son tipos de radiación. Esta es una definición muy general, el tipo de radiación discutido en este artículo se llama radiación ionizante . La mayoría de las personas conectan el término radiación solo con radiación ionizante, pero no es correcto. La radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. Debemos distinguir entre:

  • Radiación no ionizante . La energía cinética de las partículas ( fotones , electrones, etc. ) de la radiación no ionizante es demasiado pequeña para producir iones cargados al pasar a través de la materia. Las partículas (fotones) solo tienen energía suficiente para cambiar las configuraciones de valencia rotacional, vibracional o electrónica de las moléculas y átomos objetivo. La luz del sol, las ondas de radio y las señales de los teléfonos celulares son ejemplos de radiación no ionizante (fotón). Sin embargo, aún puede causar daño , como cuando se quema el sol.
  • Radiación ionizante . La energía cinética de las partículas ( fotones, electrones, etc. ) de la radiación ionizante es suficiente y la partícula puede ionizar (para formar iones al perder electrones) átomos objetivo para formar iones. La simple radiación ionizante puede eliminar electrones de un átomo.

El límite no está claramente definido, ya que diferentes moléculas y átomos se ionizan a diferentes energías. Esto es típico de las ondas electromagnéticas. Entre las ondas electromagnéticas pertenecen, en orden de frecuencia (energía) creciente y longitud de onda decreciente: ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, luz visible, radiación ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Los rayos gamma , los rayos X y la parte ultravioleta superior del espectro son ionizantes, mientras que la luz ultravioleta inferior, la luz visible (incluida la luz láser), el infrarrojo, las microondas y las ondas de radio se consideran radiaciones no ionizantes.

Espectro de radiación

Formas de radiación ionizante.

Interacción de la radiación con la materia
Interacción de la radiación con la materia

La radiación ionizante se clasifica según la naturaleza de las partículas u ondas electromagnéticas que crean el efecto ionizante. Estas partículas / ondas tienen diferentes mecanismos de ionización y pueden agruparse como:

  • Directamente ionizante . Las partículas cargadas ( núcleos atómicos, electrones, positrones, protones, muones, etc. ) pueden ionizar átomos directamente por interacción fundamental a través de la fuerza de Coulomb si lleva suficiente energía cinética. Estas partículas deben moverse a velocidades relativistas para alcanzar la energía cinética requerida. Incluso 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.
    • La radiación alfa . La radiación alfa consisteen partículas alfa a alta energía / velocidad. La producción de partículas alfa se denomina desintegración alfa. 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.
    • La radiación beta . La radiación beta consiste en electrones libres o positrones a velocidades relativistas. Las partículas beta (electrones) son mucho más pequeñas que las partículas alfa. Llevan una sola carga negativa. Son más penetrantes que las partículas alfa, pero el metal de aluminio delgado puede detenerlas. Pueden viajar varios metros pero depositan menos energía en cualquier punto a lo largo de sus caminos que las partículas alfa.
  • Indirectamente ionizante . La radiación ionizante indirecta es partículas eléctricamente neutras y, por lo tanto, no interactúa fuertemente con la materia. La mayor parte de los efectos de ionización se deben a ionizaciones secundarias.
    • Radiación de fotones ( rayos gamma o rayos X). La radiación de fotones consiste en fotones de alta energía . Estos fotones son partículas / ondas (dualidad onda-partícula) sin masa en reposo o carga eléctrica. Pueden viajar 10 metros o más en el aire. Esta es una larga distancia en comparación con las partículas alfa o beta. Sin embargo, los rayos gamma depositan menos energía a lo largo de sus caminos. El plomo, el agua y el concreto detienen la radiación gamma. Los fotones (rayos gamma y rayos X) pueden ionizar átomos directamente a través del efecto fotoeléctrico y el efecto Compton, donde se produce el electrón relativamente energético. El electrón secundario producirá múltiples eventos de ionización , por lo tanto, la ionización secundaria (indirecta) es mucho más significativa.
    • Radiación de neutrones . La radiación de neutrones consiste en neutrones libres a cualquier energía / velocidad. Los neutrones pueden ser emitidos por fisión nuclear o por la descomposición de algunos átomos radiactivos. Los neutrones tienen carga eléctrica cero y no pueden causar ionización directamente. Los neutrones ionizan la materia solo indirectamente . Por ejemplo, cuando los neutrones golpean los núcleos de hidrógeno, se produce radiación de protones (protones rápidos). Los neutrones pueden variar desde partículas de alta velocidad y alta energía a partículas de baja velocidad y baja energía (llamadas neutrones térmicos). Los neutrones pueden viajar cientos de pies en el aire sin ninguna interacción.

Blindaje de la radiación ionizante

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:  Blindaje de la radiación ionizante.

Blindaje de la radiación ionizante

Blindaje en plantas de energía nuclear

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 las personas y el personal cerca de las 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 componentes internos (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 usa 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 el 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.

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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: translations@nuclear-power.net o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.