1.1 ¿Qué es la radiactividad?

La radiactividad se puede definir como una variación espontánea de la composición del núcleo atómico que se produce mediante la radiación de partículas elementales o núcleos del estado fundamental o de un estado metaestable del núcleo. Denotaremos $^A S$ a un elemento $S$ con $A=$nº de protones$+$   nº de neutrones.

$$^A S \longrightarrow ^{A'}S' +$$   partículas$$+$$   Energía cinética$$\left\{\begin{array}{l} \mbox{no se conserva la masa} \\ \mbox{sí se conserva la enegía} \end{array}\right.$$

Las energías generadas en estas desintegraciones oscilan entre $10^3$ y $10^6 eV$, donde $10^{19} eV =1J$.
Existen varios TIPOS DE RADIACTIVIDAD:

Desintegración $\alpha$: Se trata de la emisión de una partícula $\alpha$ que consiste en dos protones y dos neutrones enlazados como un todo: $^{227}Th\longrightarrow ^{223}Ra + ^4He$

Desintegración $\beta^-$: Transformación de un neutrón en un protón, emitiéndose de forma simultánea un electrón y un neutrino: $^{90}Sr\longrightarrow ^{90}Y+e^-+\nu$

Desintegración $\beta^+$: Transformación de un protón en un neutrón, emitiéndose de forma simultánea un positrón y un neutrino: $^{22}Na \longrightarrow ^{22}Ne+e^++\nu$

Emisión de rayos $\gamma$: Desexcitación de estados nucleares excitados:

$$\left[\begin{array}{l}^{60}Co\longrightarrow^{60}Ni^* +e^-+\nu \m... ...ción $\beta^-$}\\ ^{60}Ni^*\longrightarrow^{60}Ni+2\gamma \end{array}\right.$$

Ilustración: Grado de penetración de emisiones radiactivas

Existen además OTROS PROCESOS RADIACTIVOS:

Aniquilación de positrones: El positrón es la antipartícula del electrón. Cuando una partícula se encuentra con su antipartícula se aniquilan mutuamente emitiendo rayos $\gamma$. Este proceso se produce siempre que sean emitidos positrones por desintegración $\beta^+$ y aumenta significativamente la emisión de rayos $\gamma$:

$$\left[\begin{array}{l}^{22}Na \longrightarrow ^{22}Ne^*+e^++\nu\\... ...rightarrow ^{22}Ne+\gamma\\ e^++e^-\longrightarrow 2\gamma\end{array}\right.$$

Fisión nuclear: Es el proceso que hoy día se lleva a cabo en las centrales nucleares para la producción de energía. Consiste en bombardear núcleos atómicos con haces de neutrones hasta la escisión nuclear, proceso en el que se desprenden grandes cantidades de energía:

$$^{235}U+\fbox{1n}\longrightarrow ^{236}U\longrightarrow ^{97}Kr+^{129}Ba$$

Para el proceso necesitamos fuentes de neutrones, que obtenemos mediante:

$$4\alpha+^9Be\longrightarrow ^{13}C^*\longrightarrow ^{12}C+\fbox{1n}$$

Fusión Nuclear: Quizá la fuente de energía de un futuro no tan lejano. Utiliza hidrógeno como materia prima (el elemento más común en nuestro planeta en contraposición con el escaso Uranio utilizado en las CCNN actuales) y produce muchos menos residuos nocivos. El proceso es el que sigue:

$$^1H+^2H\longrightarrow^3He+\gamma +5.49MeV$$

Sin embargo aún falta concretar algunos aspectos técnicos.

Todos los procesos anteriormente citados se rigen por una serie de LEYES DE DESINTEGRACIÓN:

• La desintegración espontánea de los núcleos atómicos sigue la ecuación:
  $$N(t)=N_0e^{-\lambda t}$$

  $N_0$ es la cantidad de núcleos que hay en un volumen determinado en el instante $t=0$.

  $\lambda$ es la constante de desintegración, que tiene que ver con la probabilidad de desintegración del núcleo en un segundo. La magnitud $\frac 1 {\lambda}$ es la vida media del isótopo radiactivo.

• El período de semidesintegración o semiperíodo radiactivo $T_{\frac 1 2}$ es el tiempo que tardan en desintegrarse la mitad del número inicial de núcleos:
  $$T_{\frac 1 2}=\frac{Ln2}{\lambda}$$

• Se denomina Actividad de Desintegración al número de núcleos que se desintegran por unidad de tiempo:
  $$A=\lambda N$$

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