Desisntegración Radioactiva

DESINTEGRACION RADIOACTIVA

Las experiencias científicas de fines del siglo pasado demostraron que las radiaciones, emitidas por las substancias radioactivas, tenían componentes de diferentes poderes penetrantes, como lo ponía de manifiesto su distinta absorción por la materia. Los rayos menos penetrantes, que resultaban completamente absorbidos por algunos cm de aire o por una lámina metálica delgada (con espesor del orden de 0,1mm) fueron denominados rayos ALFA. Los componentes mas penetrantes, que resultaban absorbidos por un espesor de 1mm de plomo, se denominaron rayos BETA. Estudiando su deflexión en un campo magnético, se demostró que ambas radiaciones eran de naturaleza corpuscular. En 1900 se identificó un tercer tipo de radiación ionizante todavía más penetrante, capaz de atravesar espesores del orden de 10cm de plomo. Estos rayos no eran desviados por los campos magnéticos y fueron bautizados como radiación GAMA.

I. Desintegración

a) Desintegración Natural.-Es la emisión constante y espontánea de energía y masa por las sustancias radioactivas. Como ejemplo tenemos el caso del Uranio 238:

 - -

92U238----> 90Th234---->91Pa234---->92U234--..........-->82Pb206

Algunos núcleos radioactivos naturales existen desde la formación de la corteza terrestre y otros son producidos por las reacciones nucleares inducidas por los rayos cósmicos al interaccionar sobre los elementos que constituyen la tierra.

b)Desintegración Artificial.-Bombardeando los átomos con partículas de elevada energía, se penetra en el interior de un núcleo y se produce su desintegración. Como proyectiles se emplean las radiaciones. Rutheford demostró que los núcleos de nitrógeno emiten protones rápidos al ser bombardeados con partículas alfa.

 + 7N14 ---> 9F18---> 8O17 + p

Los núcleos radioactivos artificiales se fabrican en aceleradores y en reactores nucleares.

II. Diferencia entre fuente (o material) y Núcleo (o Isotopo Radioactivo

Un núcleo radioactivo emite un solo tipo de radiación corpuscular, que puede ser acompañado de radiación gama. Pero nunca encontraremos un núcleo aislado; lo que encontramos siempre es una substancia radiactiva (conjunto de núcleos), dentro de la cual, cada núcleo está emitiendo radiaciones en forma independiente.

III. Ley de la Desintegración Radioactiva.- Expresión que describe el proceso de la desintegración.

a) Ley Básica (Física).- La desintegración se expresa como un proceso espontáneo, en el cual se transforman dN núcleos radioactivos (en un tiempo dt) en núcleos estables; siendo N el número de núcleos radioactivos en el tiempo t=0. La cantidad de núcleos que se transforman es proporcional a la cantidad de núcleos presentes en t=0, y su igualdad se expresa como: dN/dt= - N ; donde  es un valor constante denominado constante de desintegración del radioisótopo. El signo negativo indica la disminución de núcleos radioactivos.  se define como la probabilidad de desintegración -dN/N en la unidad de tiempo (dt).

b)Ley Exponencial.-La forma exponencial de la ley de Desintegración radioactiva se obtiene integrando la ley básica :

dN = -N ---> dN = -dt , e integrando entre t=0 y t

dt N

ln N(t) = - t ---> N(t) = e - t

N(0) N(0)

De donde : N(t) = N0e -t (3) Ley Exponencial de la desintegración radioactiva

siendo N(t) el número de núcleos radioactivos presentes transcurrido un tiempo t.

IV. Actividad

Magnitud que mide la desintegración radioactiva. Como N no es una magnitud mesurable, se define la magnitud "Actividad", que si se puede medir en el laboratorio y que se define como "el número de núcleos que se desintegran en la unidad de tiempo(velocidad de desintegración), y es proporcional al número de núcleos radioactivos presentes "N".

A=dN =-N

dt

Si ambos terminos de la ley Exponencial los multiplicamos por , tenemos: N(t) = N(i)e-t

o sea A(t) = A(0) e-t (4)

La unidad de actividad es el Bequerelio 1Bq=1des/seg

Período de Semidesintegración.- Es el tiempo T, necesario para que el número de núcleos radioactivos de una sustancia (o su Actividad) se reduzca a la mitad: A(t)=A0/2, cuando t=T. Reemplazando este valor en (4) se obtiene : T= ln 2/ ; o también : T= 0.693/ .

Luego: A(f) = A(i) e-ln2(t/T)

El período de los núcleos radioactivos naturales es suficientemente grande como para que continúe su subsistencia, aunque se hayan formado en épocas geológicas (formación de la corteza terrestre cuya edad es de 4,6 X 109 años más o menos). Su período es del orden de 109 años. Ejemplos :

K40 ---- 1,3 X 109 a V50---- 6x1015a

Rb87 ---- 5 X 1010a Pt190--- 7x1011a

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