Dosimetría de radiación

Atenuación de rayos gamma

Ver también: atenuación de rayos X

La sección transversal total de interacción de un rayo gamma con un átomo es igual a la suma de las tres secciones transversales parciales mencionadas: σ = σ _f + σ _C + σ _p 

• 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. De acuerdo con la definición de la sección transversal de interacción, se puede derivar la dependencia de la intensidad de los rayos gamma del grosor del material absorbente. Si los rayos gamma monoenergéticos se coliman en un haz estrechoy 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 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 llama coeficiente de atenuación lineal :

μ = τ _{(fotoeléctrico)} + σ _(Compton) + κ _(par)

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).

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.

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 las 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 ~ Z² ), el coeficiente de atenuación μ no es una constante.

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:Si la capa de valor medio para el agua es 7.15 cm, el coeficiente de atenuación lineal es:Ahora podemos usar la ecuación de atenuación exponencial:por lo tantoEntonces 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.

Capas de valor medio

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

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.

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.

Ver también: blindaje de rayos gamma

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

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).

Producción de pares de positrones y electrones

Curie a Becquerel – Conversión

La unidad original para medir la cantidad de radiactividad fue el curie (símbolo Ci), que es una unidad de radiactividad no perteneciente al SI definida en 1910. Originalmente, un curie fue nombrado en honor de Pierre Curie , pero algunos lo consideraron al menos en honor a Marie Curie también. Un curie se definió originalmente como equivalente al número de desintegraciones que sufrirá un gramo de radio-226 en un segundo . Actualmente, un curie se define como 1Ci = 3.7 x 10 ¹⁰ desintegraciones por segundo . Por lo tanto:

1Ci = 3.7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

La unidad SI para medir la cantidad de radiactividad es el  becquerel  (símbolo  Bq ). El  becquerel  lleva el nombre en honor de Henri Becquerel, un físico francés que descubrió la radioactividad en 1896.  Un becquerel  (1Bq) equivale a  1 desintegración por segundo .

Curie to Becquerel – Problema con la solución

Una 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.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

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

N _I-131 = 4.6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. 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.

Históricamente, la unidad original para medir la cantidad de radiactividad fue el curie (símbolo Ci), que es una unidad de radiactividad no SI definida en 1910. La unidad SI para medir la cantidad de radiactividad es el bequerel (símbolo Bq). El becquerel se nombra en honor de Henri Becquerel. Rutherford (símbolo Rd) también es una unidad no SI definida como la actividad de una cantidad de material radiactivo en el que un millón de núcleos decaen por segundo. Esta unidad se introdujo en 1946, pero después de que se introdujera el becquerel en 1975, el rutherford quedó obsoleto.

Cálculo de radiactividad

Una 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.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

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

N _I-131 = 4.6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. 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.

La unidad original para medir la cantidad de radiactividad fue el curie (símbolo Ci), que es una unidad de radiactividad no SI definida en 1910. Rutherford (símbolo Rd ) también es una unidad no SI definida como la actividad de una cantidad de material radiactivo en el que un millón de núcleos decaen por segundo . Esta unidad se introdujo en 1946, pero después de que se introdujera el bequerel en 1975, el rutherford quedó obsoleto.

Actualmente, un rutherford es equivalente a un megabecquerel :

1Rd = 1 x 10 ⁶ Bq = 1 MBq

Una rutina es una gran cantidad de actividad. El cuerpo humano típico contiene aproximadamente 0.0037 Rd (14 mg) de potasio-40 natural. Además, un cuerpo humano que contiene 16 kg de carbono también tendría alrededor de 0.0037 Rd de carbono-14 (24 nanogramos).

Rutherford – Ejemplos

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

La siguiente figura ilustra la cantidad de material necesario para 37 kilorutherford de radioactividad. 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 37 kRd de radioactividad 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: cálculo de radiactividad

Una 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.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

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

N _I-131 = 4.6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. 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.

La unidad SI para medir la cantidad de radiactividad es el becquerel (símbolo Bq ). El becquerel lleva el nombre en honor de Henri Becquerel, un físico francés que descubrió la radioactividad en 1896. Un becquerel (1Bq) equivale a 1 desintegración por segundo .

Una unidad más antigua de radiactividad es el curie. El curie se definió originalmente como equivalente al número de desintegraciones que sufrirá un gramo de radio-226 en un segundo. Actualmente, un curie se define usando becquerels como 1Ci = 3.7 x 10 ¹⁰ desintegraciones por segundo. Por lo tanto

1Ci = 3.7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

Un becquerel es una cantidad muy pequeña de actividad. El cuerpo humano típico contiene aproximadamente 3.7 kBq (14 mg) de potasio-40 natural. Además, un cuerpo humano que contenga 16 kg de carbono también tendría aproximadamente 3,7 kBq de carbono-14 (24 nanogramos). Las actividades medidas en una planta de energía nuclear (excepto el combustible irradiado) a menudo tienen mayor actividad que el becquerel, y a menudo se usan los siguientes múltiplos:

1 kBq (kilobecquerel) = 1E3 Bq

1 MBq (megabecquerel) = 1E6 Bq

1 GBq (gigabecquerel) = 1E9 Bq

1 TBq (terabecquerel) = 1E12 Bq

Becquerel – Ejemplos

En la figura se muestra la relación entre la vida media y la cantidad de radionúclido requerida para dar una actividad de 37 GBq (1 Ci). Esta cantidad de material se puede calcular usando λ, que es la constante de descomposición de ciertos nucleidos:

La siguiente figura ilustra la cantidad de material necesario para 37 GBq 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 37 GBq 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: cálculo de radiactividad

Una 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.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

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

N _I-131 = 4.6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. 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.

La unidad original para medir la cantidad de radiactividad fue el curie (símbolo Ci), que es una unidad de radiactividad no perteneciente al SI definida en 1910. Originalmente, un curie fue nombrado en honor de Pierre Curie , pero algunos lo consideraron al menos en honor a Marie Curie también. Un curie se definió originalmente como equivalente al número de desintegraciones que sufrirá un gramo de radio-226 en un segundo . Actualmente, un curie se define como 1Ci = 3.7 x 10 ¹⁰ desintegraciones por segundo . Por lo tanto:

1Ci = 3.7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

Un curie es una gran cantidad de actividad. El cuerpo humano típico contiene aproximadamente 0.1 μCi (14 mg) de potasio-40 natural. Además, un cuerpo humano que contiene 16 kg de carbono también tendría aproximadamente 0.1 μCi de carbono-14 (24 nanogramos). Las actividades medidas en una planta de energía nuclear (excepto el combustible irradiado) a menudo tienen una actividad menor que el curie, y a menudo se usan los siguientes múltiplos:

1 mCi (milicurie) = 1E-3 Ci

1 µCi (microcurio) = 1E-6 Ci

Si bien su uso continuado es desaconsejado por muchas instituciones, el dinero todavía se usa ampliamente en todo el gobierno, la industria y la medicina en el mundo.

Curie – Ejemplos

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:

La 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 .

Ejemplo: cálculo de radiactividad

Una 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.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

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

N _I-131 = 4.6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. 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.

Unidades de radiactividad

Como se escribió, la radiactividad (actividad de ciertos radionucleidos) es el proceso por el cual un núcleo inestable se desintegra espontáneamente y al azar para formar un núcleo diferente (o un estado de energía diferente: desintegración gamma), emitiendo radiación en forma de particiones atómicas o alta rayos de energía Esta descomposición ocurre a una velocidad constante y predecible que se conoce como constante de descomposición. Como resultado, una medida de radiactividad se basa en el conteo de desintegraciones por segundo. La actividad depende solo del número de desintegraciones por segundo, no del tipo de desintegración, la energía de los productos de desintegración o los efectos biológicos de la radiación. Se puede utilizar para caracterizar la tasa de emisión de radiación ionizante.

Las unidades de radiactividad (el curie y el becquerel) también se pueden utilizar para caracterizar una cantidad total de liberaciones controladas o accidentales de átomos radiactivos . Debido a que la probabilidad de descomposición es una cantidad física fija, para un número conocido de átomos de un radionúclido particular, un número predecible decaerá en un tiempo dado. Por ejemplo, según la Comisión de Seguridad Nuclear (NSC) de Japón, las cantidades totales de actividad liberadas durante el accidente de Fukushima Daiichi entre el 11 de marzo y el 5 de abril fueron de aproximadamente 130 PBq (petabecquerels, 3.5 megacuries) para el yodo-131 y 11 PBq para el cesio -137.

Según UNSCEAR, de 1998 a 2002, las emisiones medias anuales mundiales de tritio a la atmósfera y al medio acuoso de las instalaciones nucleares se estimaron en 11.7 PBq y 16.0 PBq, respectivamente. Tenga en cuenta que el tritio emite partículas beta de baja energía con un rango corto en los tejidos corporales y, por lo tanto, representa un riesgo para la salud como resultado de la exposición interna solo después de la ingestión en agua potable o alimentos, o la inhalación o absorción a través de la piel. Según la ICRP, un tiempo medio biológico de tritio es de 10 días para HTO y 40 días para OBT (tritio unido orgánicamente) formado a partir de HTO en el cuerpo de adultos.

Ver también: FUENTES, EFECTOS Y RIESGOS DE LA RADIACIÓN IONIZANTE, UNSCEAR 2016, ISBN: 978-92-1-142316-7.

Históricamente, la unidad original para medir la cantidad de radiactividad fue el curie (símbolo Ci), que es una unidad de radiactividad no SI definida en 1910. La unidad SI para medir la cantidad de radiactividad es el bequerel (símbolo Bq). El becquerel se nombra en honor de Henri Becquerel. Rutherford (símbolo Rd) también es una unidad no SI definida como la actividad de una cantidad de material radiactivo en el que un millón de núcleos decaen por segundo. Esta unidad se introdujo en 1946, pero después de que se introdujera el becquerel en 1975, el rutherford quedó obsoleto.

Ejemplo: cálculo de radiactividad

Una 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.

N _I-131 = m _I-131 . N _A / M _I-131

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

N _I-131 = 4.6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. 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.

Al analizar las reacciones de desintegración nuclear, aplicamos las muchas leyes de conservación . Las reacciones de desintegración nuclear 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:

• Ley de Conservación del Número Lepton
• Ley de Conservación del Número de Baryon
• Ley de Conservación de Carga Eléctrica

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 la energía . La energía, incluida la energía de masa en reposo, se conserva en reacciones nucleares.

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

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