física nuclear 2º bachillerato

Física nuclear

Física de 2º de Bto.

Francisco José Navarro Rodríguez

IntroducciónIntroducción

Energía de enlaceEnergía de enlace

El núcleo atómicoEl núcleo atómico

Modelos nuclearesModelos nucleares

Radiactividad artificialRadiactividad artificial

Radiactividad naturalRadiactividad natural

AplicacionesAplicaciones

Medidas de seguridadMedidas de seguridad

Los Los protagonistas…protagonistas…

Reacciones nuclearesReacciones nucleares

FusiónFusión

Fisión Fisión

1. Introducción1. Introducción Átomo indivisible: primeras teoríasÁtomo indivisible: primeras teorías

“Toda la materia está constituida por átomos indivisibles, indeformables e

indestructibles…” (Pensadores griegos)

1. Los átomos son indivisibles e indestructibles2. Los átomos del mismo elemento, son iguales en masa y propiedades.3. Los átomos de distintos elementos, son distintos en masa y propiedades.4. Los compuestos químicos están formados por la unión de varios átomos.

• Desde los filósofos griegos, hasta 1808Desde los filósofos griegos, hasta 1808:

• Desde 1808 hasta finales del S. XIX. Desde 1808 hasta finales del S. XIX. Teoría atómica de DaltonTeoría atómica de Dalton:

1. Introducción1. Introducción Descubrimiento de partículas atómicasDescubrimiento de partículas atómicas

Descubrimiento del electrónelectrón :Tubo de rayos catódicos

• 1897, J.J. Thomson. 1909, R. Millikan1897, J.J. Thomson. 1909, R. Millikan

Relación carga/masa del electrón J. J. Thomson (1897)

Cálculo de la carga y la masa del electrón R. Millikan (1909)


Descubrimiento del protónprotón:Tubo de rayos catódicos

• 1886, Goldstein1886, Goldstein

kgMasa

CaC

H

27

19

11

10.673,1

10.6,1arg−

−

+

=

+=

1. Introducción1. Introducción Otros “descubrimientos” del electrónOtros “descubrimientos” del electrón

• Electrólisis:Electrólisis:•Teoría de los electrolitos de Svante ArrheniusTeoría de los electrolitos de Svante Arrhenius•FaradayFaraday•StoneyStoney

1. Introducción1. Introducción Descubrimiento del núcleo atómicoDescubrimiento del núcleo atómico

Descubrimiento del núcleo atómiconúcleo atómico:Experiencias de Geiger y Mardsen y

modelo atómico de Rutherford

• 1911, Ernest Rutherford1911, Ernest Rutherford (100 años desde T.A. Dalton)(100 años desde T.A. Dalton)

1. Experimento





2. Estudio de lasdesviaciones

1. Experimento





2. Estudio de lasdesviaciones

1. Experimento

3. Modelo atómico de Rutherford

1. Introducción1. Introducción Evolución de los modelos atómicosEvolución de los modelos atómicos

1. Introducción1. Introducción

Descubrimiento del neutrón neutrón :Reacción nuclear provocada

• 1932, Chadwich.1932, Chadwich.

Descubrimiento de partículas atómicasDescubrimiento de partículas atómicas

kgMasa

CaC

n

27

10

10.675,1

0arg−=

=

Encargado de dar estabilidad al núcleo (disminuir repulsiones p-p)


Descubrimiento del positrónpositrón:

Desviaciones paralelas en la cámara de niebla

)(

01

electróndelulaantipartíc

β+

• 1932, Carl Anderson1932, Carl Anderson

1. Introducción1. Introducción Actualmente, se estudian muchas otras en los Actualmente, se estudian muchas otras en los aceleradores de partículasaceleradores de partículas

1. Introducción1. Introducción Descubrimiento de la radioactividadDescubrimiento de la radioactividad

Radiaciones que impresionan placas fotográficas, ionizan gases, atraviesan la

materia.

• 1896, H. Becquerel1896, H. Becquerel

Estaba estudiando la fluorescencia, luminosidad procedente de algunas sustancias al ser iluminadas, al recibir radiacion electromagnetica, cuando por casualidad descubrio el nuevo fenomeno.En 1895 Roentgen habia descubierto los rayos X y Becquerel se propuso averiguar si las sustancias fluorescentes emitian rayos X, puesto que estos pueden atravesar capas de papel gruesas e impresionar placas fotograficas, lo que hizo fue envolver una placa fotografica en papel y colocar encima la muestra con la que estaba trabajando, lo coloco todo al sol para que los rayos solares provocaran fluorescencia en la muestra y si esta emitia rayos X se velaria la placa a pesar del papel. La muestra que estaba usando eran sales de uranio y efectivamente la placa resultaba velada.Se sucedieron una serie de dias nublados por lo que Becquerel guardo la muestra con una placa nueva envuelta en papel en un cajon, para su sorpresa, al sacarla del cajon la placa se encontraba completamente velada.No podia tratarse de fluorescencia ya que esta se produce cuando los rayos de luz llegan a la muestra y esta habia estado a oscuras, y por tanto tampoco podian ser rayos X.Se dedico a estudiar este nuevo fenomeno y observo que se trataba de radiaciones provenientes del uranio y que las emitia de forma continua y en todas las direcciones.


Descubrimiento del Polonio y del Radio.

• 1898, Pierre y Marie Curie1898, Pierre y Marie CurieEn 1898 Marie Curie llamo a este fenomeno radiactividad y demostro que la radiactividad es proporcional a la cantidad de uranio que contiene la muestra por lo que la fuente de radiacion deben ser los atomos de dicho elemento.


Dispositivo de Rutherford para

estudiar las radiaciones

Esquema para todas las transiciones

posibles(∆N vs. ∆Z)

1. Introducción1. Introducción Concluyendo……100 años tras Dalton….Concluyendo……100 años tras Dalton….

El núcleo está integrado por varias partículaspartículas: protones y neutrones.

El átomo está constituido por núcleonúcleo y corteza electrónica.

Todos los núcleos tienen una carga carga nuclearnuclear múltiplo de la del protón./e/

El núcleo tiene casi toda la masa casi toda la masa atómicaatómica, aún siendo 10.000 veces más 10.000 veces más pequeño.pequeño.

1. Introducción1. Introducción Concluyendo……100 años tras Dalton….Concluyendo……100 años tras Dalton….

La corteza electrónica es la responsable de las propiedades químicas y físicas las propiedades químicas y físicas del átomo.del átomo.

El núcleo es el responsable de radioactividad natural, y de las radioactividad natural, y de las reacciones nucleares.reacciones nucleares.

Carga (C) Masa (kg) Comparando

protón +1,6.10-19 1,673.10-27 Mp/me=1836

neutrón 0 1,675.10-27 Mn/me=1839

€

11 p

1. Introducción1. Introducción Caracterización del núcleoCaracterización del núcleo

A = Z + NA = Número másicoZ= Nº de protonesN = Nº neutrones

XAZ•Isóbaros(=A y distinto N y Z)

•Isótopos(=Z y distinto A y N)

•Isótonos(=N y distinto A y Z)

1. Introducción1. Introducción Caracterización del núcleoCaracterización del núcleo

Isótopos:

876

146

136

126

=N

CCC

77

147

136

=N

NCIsótonos:

Isóbaros:78

147

145

=N

NB

1. Introducción1. Introducción Elemento y masa atómicaElemento y masa atómica

Elemento químico: Sustancia pura y simple formada por una mezcla isotópica de composición (%) isotópica constante.

Abundancia isotópica: % de un isótopo en el elemento. Lo proporciona el espectrógrafo de masas.

Masa isotópica relativa en relación a 1 u.m.a.

181716Masa isotópica (aprox) (umas)

0,20390,037499,759%

O-18O-17O-16Oxígeno

umasAr 999,15100

2039,0.18

100

0374,0.17

100

759,99.16 =++=

Tamaño nuclearTamaño nuclear2. El núcleo atómico2. El núcleo atómico

€

R=Ro A3 =1,2.A3 F

mFFermi 151011 −==

Densidad vs. Radio

Radio vs. A1/3

Densidad nuclearDensidad nuclear2. El núcleo atómico2. El núcleo atómico

ARRV o33

3

4

3

4 ππ ==AA

M 2723

3

10.66,110.023.6

10 −−

==

Un cubo de material nuclear, de 1 cm de lado, tendría una masa de 229 millones de toneladas.

3

1745

27

10.29,210.238,7

10.66,1m

kg

A

A

V

Md === −

−

EsféricoEsféricoEsferoideEsferoide

PROLATOPROLATO

Esferoide Esferoide OBLATOOBLATO

Momento cuadripolar Momento cuadripolar eléctrico nucleareléctrico nuclear NO SI SI

Número cuántico de Número cuántico de espín nuclear, Iespín nuclear, I

Momento dipolar Momento dipolar magnético nuclearmagnético nuclear

2

1,0 ...)

2

5,2,

2

3,1(1≥

Sólo lo tendrán aquellosnúcleos que tengan…..

2

1≥I

2. El núcleo atómico2. El núcleo atómico Forma nuclearForma nuclear

2. El núcleo atómico2. El núcleo atómico Spín nuclearSpín nuclear

ZZ NN Nº de Nº de nucleonesnucleones ESPÍN NUCLEARESPÍN NUCLEAR ExplicaciónExplicación

Par Par Par 0Los nucleones idénticos tienden a acoplar sus momentos angulares en direcciones opuestas. Efecto apareamiento.

Impar Impar Parn

(entero)

Tiene dos nucleones desapareados (un protón y un neutrón) y es más difícil predecir sus resultados.

Par ImparImpar

n/2(semientero)

Ya que tienen o un protón o un neutrón desapareado.

Impar Par

2. El núcleo atómico2. El núcleo atómico Masa nuclearMasa nuclear

( )kg

KgCmuma

23

3

23

3126

10.023,6

10

10.023,6.12

10.12

12

)(1

−−

===

• Definición de U.M.A.Definición de U.M.A.

• Defecto de masa:Defecto de masa:

umasMNmZmm np −+=∆ )(

2. El núcleo atómico2. El núcleo atómico Fuerza nuclear fuerte (FNF)Fuerza nuclear fuerte (FNF)

1. Muy intensasMuy intensas. Superan la repulsión p-p2. Corto alcanceCorto alcance. Sólo a distancia de pocos Fermis.

3. Independientes de la cargaIndependientes de la carga (p-p=n-n=p-n)4. SaturadasSaturadas. Sólo con nucleones vecinos

5. AtractivasAtractivas, mantienen unidos a los nucleones

6. A distancias menores, repulsivasA distancias menores, repulsivas.

(Coraza repulsiva)7. Dependen del spínspín de los nucleones

y otras magnitudes cuánticas.

2. El núcleo atómico2. El núcleo atómico Fuerza nuclear fuerte (FNF)Fuerza nuclear fuerte (FNF)

1935. Hideki Yukawa1935. Hideki Yukawa

MESONESMESONES

En 1947, se descubren En 1947, se descubren experimentalmente los muones (experimentalmente los muones (ππ ))

3. Energía de enlace3. Energía de enlace Energía de enlace nuclearEnergía de enlace nuclear

• DefiniciónDefinición:

3. Energía de enlace3. Energía de enlace Energía de enlace nuclearEnergía de enlace nuclear

umasMNmZmm np −+=∆ )(

kguma 2710.667,11 −=

umaMeVcmE 2,931. 2 ⇒∆=∆

∆E= 931,2 (Mev/uma).∆m (umas)

• CálculoCálculo:

1. ¿Cuánta masa es 1 uma?

2. ¿A cuánta energía (MeV) equivale 1 uma?

3. ¿Cuánto vale el defecto de masa de un átomo?

4. ¿Cuál es su energía de enlace (MeV)?

5. ¿Y su energía de enlace por nucleón (MeV/nucleón)?nucleónMeV

n A

EE =

3. Energía de enlace3. Energía de enlace

Número Másico

A

Ener

gía

de e

nlac

e po

r nu

cleó

n

En

(M

eV/n

ucle

ón)

• ValoresValores:

Energía de enlace nuclearEnergía de enlace nuclear

4. Modelos nucleares4. Modelos nucleares GeneralidadesGeneralidades

2. Modelo de capas

Marie Goepert-Mayer (1948)

1. Modelo de la gota líquida

G. Gamow (1945)

3. Modelo colectivo

Aage Bohr y Ben Mottelson (1953)

4. Modelos nucleares4. Modelos nucleares Modelo de la gota líquidaModelo de la gota líquida

Sugerido por G. Gamow, 1930

1936 Bohr1936 Bohr

• No distingue p y n. Tampoco influye el comportamiento cuántico de los mismos.

• Supone que todos los nucleones están en movimiento en el interior del núcleo.

• Cada nucleón sólo interacciona con sus vecinos más próximos. (saturación)

• Las fuerzas de nucleones interiores están compensadas.

• Las fuerzas de nucleones superficiales no están compensadas (f. de cohesión)

Contribución energética Ecuación Origen

Coeficientes (Energía en

MeV)

Energía de volumen

Fuerzas nucleares proporcionales a A

Energía superficial

Corrige a Ev debido a que los nucleones superficiales tienen menos nucleones alrededor que los interiores. Origina la tensión superficial que da origen la forma esférica (gota líquida)

Energía de repulsión

electrostática

Repulsión electrostática entre pares de protones. Si tenemos Z protones, tendremos Z(Z-1)/2 pares de protones.Si aumenta Z, aumenta Ec

Si disminuye el radio, disminuye A1/3, y aumenta Ec.

585,0=ca3

1

)1(

A

ZZaE cc

−−=

AaE vv = 1,14=va

3

2

AaE ss −= 1,13=sa


3

43

1 )1(585,01,131,14

A

ZZA

A

EEn

−−−+==−


4. Modelos nucleares4. Modelos nucleares Modelo de capasModelo de capas

1948. Marie Goeppert-Mayer

Premio Nobel Física 1963

4. Modelos nucleares4. Modelos nucleares Modelo de capasModelo de capas

Z N A Nº DE NUCLEIDOS

% DE NUCLEIDOS

Impar ImparPar

(estables)8 2,81

Impar Par Impar 53 18,66

Par Impar Impar 57 20,07

Par ParPar

(estables)166 58,45

Z 2 8 20 28 50 82 126

N 2 8 20 28 50 82

Números Números “mágicos ““mágicos “de Z o N, de Z o N, originanoriginannúcleos núcleos establesestables

4. Modelos nucleares4. Modelos nucleares Modelo colectivoModelo colectivo

También llamado modelo unificado, ya que combina:

1951. Aage Bohr y Ben Mottelson1951. Aage Bohr y Ben Mottelson

• Movimientos colectivos de los nucleones (modelo de la gota líquida)

• Movimientos individuales de los nucleones (modelo de capas)

5. Reacciones nucleares5. Reacciones nucleares ClasificaciónClasificación

YbaXbienobYXa ),(,+→+

7. FUSIÓNFUSIÓN, si a y X son núcleos que se funden para dar otro más pesado

2. DIFUSIÓNDIFUSIÓN: a=b, y por tanto X=Y. Puede ser elástico (Y) o inelástico (Y*).

3. FOTONUCLEARFOTONUCLEAR, si a es un fotón.

4. CAPTURA RADIOACTIVACAPTURA RADIOACTIVA, si b es un fotón.

5. PROCESO RADIOACTIVO,PROCESO RADIOACTIVO, cuando a=0, es decir X se desintegra.

6. FISIÓNFISIÓN, cuando tras el impacto de a, X se escinde en dos núcleos de mediano tamaño.

1. TRANSMUTACIÓNTRANSMUTACIÓN: a y b, núcleos ligeros

5. Reacciones nucleares5. Reacciones nucleares Calores de reacciónCalores de reacción

Suponiendo X en reposo.....

QbYXa ++→+

• 1 gr de carbón puede proporcionar al arder 12 .10-3 kw-h

• 1 gr de U-235 puede proporcionar por fisión de todos sus núcleos una energía de 24.000 kw-h (2 millones de veces superior).

• 1 gr de carbón o de uranio, desmaterializado del todo proporciona todavía una energía muchísimo mayor.

2).( cmmmmEEEQ byaxaby −−+=−+=

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural ¿Qué es?¿Qué es?

En 1903 Rutherford y F. Soddy descubren la primera transmutación natural al comprobar

como en la emisión radiactiva el torio se transforma primero en radio y luego en radón.

Formularon la desintegración radiactiva en los términos de la ley del decaimiento, al

comprobar que la actividad de una sustancia radiactiva disminuye exponencialmente con el

tiempo y consiste en la emisión de partículas como las α o las β.

Comprobaron que la radiactividad es un fenómeno:

1. Independiente del estado físico en que se encuentren los átomos

2. Independiente de la naturaleza del compuesto químico en el que se encuentren los

átomos radiactivos (¿por qué induce a pensar que se trata del núcleo?)

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Leyes del desplazamiento radioactivo Leyes del desplazamiento radioactivo

(S o d d y - F a j a n s)(S o d d y - F a j a n s)

γ+→ XX AZ

AZ

*

eA

ZAZ eYX ν++→ −+

011

γ++→ −− HeYX A

ZAZ

42

42

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Desintegración Desintegración αα (núcleos de He) (núcleos de He)

γ++→ −− HeYX A

ZAZ

42

42

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Desintegración Desintegración ββ-- (electrones) (electrones)

Antineutrino

eA

ZAZ eYX ν++→ −+

011

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Desintegración Desintegración ββ++ (positrones) (positrones)

eA

ZAZ eYX ν++→ +−

011

1930. “Mar de partículas” de Paul Dirac. 1930. “Mar de partículas” de Paul Dirac.

1932, experimentalmenta encontradas por Carl 1932, experimentalmenta encontradas por Carl Anderson.Anderson.

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Desintegración Desintegración γγ (fotones de alta energía) (fotones de alta energía)

γ+→ XX AZ

AZ

*

1900, Paul Villard1900, Paul Villard

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Penetración de la radioactividad naturalPenetración de la radioactividad natural

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Núcleo y estabilidad: gráfica N-ZNúcleo y estabilidad: gráfica N-Z

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Ley de la desintegración radioactivaLey de la desintegración radioactiva

1. Fenómeno estadístico (probabilidad)1. Fenómeno estadístico (probabilidad)En cualquier muestra radiactiva existe un numero muy elevado de núcleos por lo que se puede afirmar que la desintegracion radiactiva es un fenomeno totalmente aleatorio y que se produce al azar.


1. Fenómeno estadístico (probabilidad)1. Fenómeno estadístico (probabilidad)

2. Resultados experimentales N(t)-t2. Resultados experimentales N(t)-t


teNN λ−= 0

temm λ−= 0teAA λ−= 0

1. Fenómeno estadístico (probabilidad)1. Fenómeno estadístico (probabilidad)

2. Resultados experimentales N(t)-t2. Resultados experimentales N(t)-t

3. Ecuación de Elser y Geiter3. Ecuación de Elser y Geiter


€

N

NO

=e−λ t€

−dN

dt=N.λ

4. Deducción de la LDR4. Deducción de la LDR

€

+dNN

=−dt.λ

€

dN

NNo

N

∫ =− λdtt=0

t

∫

El ritmo de desaparición de núcleos depende de: NÚCLEOS PRESENTES, CONSTANTE DE DESINTEGRACIÓN RADIOACTIVA

€

lnN[ ]NoN=−λt[]t=0

t

€

lnN−lnNO=lnN

NO

=−λt

teNN λ−= 0

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Otras magnitudes asociadasOtras magnitudes asociadas

λ).()( tNtAdt

dN ==−

1. ACTIVIDAD1. ACTIVIDAD (velocidad de desintegración) (velocidad de desintegración)

•1 Becquerel = 1Bq = 1 d/s

•1 Curie = 1 Ci= 3,7 . 1010 d/s = actividad de 1 gr de radio

•1 Rutherford = 1 Ru = 106 d/s

•1Ci = 3,7 .104 Ru

UNIDADESUNIDADES

Ritmo de emisión de partículasRitmo de desaparición de núcleos

2. PERIODO DE2. PERIODO DE SEMIDESINTEGRACIÓNSEMIDESINTEGRACIÓN


€

T1/2=ln2

λ=0,693

λ

€

N=NO

2=NO.e

−λ.T1/2→1

2=e−λ.T1/2→ln(

1

2)=−λ.T1/2

€

ln(1

2)=−λ.T1/2→−ln2=−λ.T1/2→T1/2=

ln2

λ

Demostración:

3. VIDA MEDIA3. VIDA MEDIA


€

τ=1

λ=

T1/2

ln2

Es tiempo por lo que se mide en segundos, minutos, horas, anos, etc.

Los valores de vida media varian de unas sustancias a otras, oscilando entre 10-9 s y 1014 anos para atomos muy estables. Luego λ representa la probabilidad de que un atomo se desintegre por unidad de tiempo.

Un tiempo de vida media bajo indica una sustancia muy inestable cuyo ritmo de desintegracion es muy rapido y por ello λ ha de ser grande.

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Equilibrio radioactivoEquilibrio radioactivo

BA→BBAA NN λλ =

Condición de equilibrio radioactivo:Condición de equilibrio radioactivo:

Para NPara N0202=0, planteando, integrando y =0, planteando, integrando y resolviendo encontramos Nresolviendo encontramos N22(t):(t):

Caso particular:λ1 <<< λ2

Equilibrio secular

radiactivohijoB

oradioactivpadreA

)(

)(

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Series radioactivasSeries radioactivas

Los atomos de una sustancia radiactiva se desintegran espontaneamente, con emision de particulas α o βy formacion de un nuevo atomo, quimicamente diferente del original. Este nuevo atomo puede a su vez desintegrarse de forma similar al anterior surgiendo una serie radiactiva de atomos, que estan relacionados entre si por sucesivas desintegraciones. Dado que el elemento que termina la serie es mas estable y no se desintegra mas, se puede considerar que la radiactividad es un mecanismo por el que nucleos inestables se transforman en otros mas estables mediante la liberacion de ciertas particulas.

6. Radioactividad natural6. Radioactividad natural Series radioactivasSeries radioactivas

En los procesos de desintegracion igual que en cualquier proceso fisico o quimico se cumplen las leyes de conservacion: - Conservacion de la energia. - Conservacion de la cantidad de movimiento. - Conservacion de la carga electrica.- Conservacion del numero total de nucleones.

7. Radioactividad artificial7. Radioactividad artificial Primera reacción nuclearPrimera reacción nuclear

OHHeN 178

11

42

147 +→+

http://www.atomicarchive.com/Fission/Fission1.shtml

http://www.atomicarchive.com/sciencemenu.shtml

7. Radioactividad artificial 7. Radioactividad artificial ( provocada )( provocada )

Primera reacción nuclearPrimera reacción nuclear

En 1934 Frédréric Joliot e Irene Curie descubrieron que:

2.La radiactividad no es un fenómeno confinado sólo a los elementos como

el uranio o el polonio, sino que cualquier elemento puede ser radiactivo si se

prepara el isótopo adecuado.

3.La radiactividad artificial o inducida se consigue mediante el bombardeo

de un núcleo con un proyectil (partículas a gran velocidad que pueden ser α

o neutrones), este núcleo inicialmente estable se transforma en un núcleo

inestable.nPHeAl 10

*3015

42

2713 +→+

Posteriormente…

7. Radioactividad artificial7. Radioactividad artificial Descubrimiento del neutrónDescubrimiento del neutrón

• 1

93

2,

Ch

adw

ich

.

7. Radioactividad artificial7. Radioactividad artificial Barrera de CoulombBarrera de Coulomb

• ProtonesProtones: penetran mejor cuanto más rápidos, para vencer la barrera de potencial electrostático.

• NeutronesNeutrones: penetran mejor los lentos (o térmicos), por pasar más tiempo cerca del núcleo.

La fisión es un proceso por el cual un núcleo pesado de número atómico

mayor que 86 se divide en dos núcleos más ligeros y de masa parecida

cuando este núcleo pesado es bombardeado con un neutrón. En el proceso

se liberan neutrones y gran cantidad de energía. Los neutrones liberados

chocan a su vez con otros núcleos de la misma sustancia y los rompen

generando lo que se llama REACCIÓN EN CADENA.

8. F8. Fi i sión nuclearsión nuclear

8. F8. Fi i sión nuclearsión nuclear

Los nucleos ideales para este tipo de procesos son isotopos del Uranio y del Polonio.

Los neutrones son buenas particulas para un bombardeo y romper nucleos atomicos ya que al no tener carga no son repelidas por los electrones de las capas externas de los atomos.

Lo que se origina es un proceso en cadena a partir del choque inicial liberandose cada vez mas energia en poco tiempo. Si el proceso no se controla esta gran cantidad de energia se puede liberar bruscamente en forma de tremenda explosion, es la bomba atomica.

Pero esta energia se puede controlar para utilizarla con fines industriales (centrales nucleares). Basta introducir alguna sustancia que absorba neutrones y que evite que el proceso se dispare (introduciendo barras de cadmio, por ejemplo) y a bajas temperaturas para que no sea demasiado rapido.La masa minima de Uranio que permite que tenga lugar la reaccion en cadena se llama masa critica.

9. F9. Fuusión nuclearsión nuclear

Union de varios atomos para formar otro mas pesado desprendiendo aun mas energia que en la fusion nuclear.

Para lograr esta reaccion se precisan altas temperaturas que solo se logran con reactores nucleares. Asi pues, para poder realizar una fusion nuclear hace falta realizar primero una fision y que a partir de la energia de la fision se produzca la fusion que desprendera aun mas energia. Estas reacciones tienen lugar con nucleos ligeros, que tampoco son muy estables, como el hidrogeno y el helio fundamentalmente y en general isotopos de estos.

9. F9. Fuusión nuclearsión nuclear

Esto en el terreno belico ha dado lugar a la terrible bomba de hidrogeno, pero ahora se intenta perfeccionar como fuente de energia. Tiene el defecto de que para ponerlo en marcha necesita un gran aporte energetico.

Este proceso se produce continuamente en el Sol y en cualquier estrella y la energia que se desprende de la union de nucleos de hidrogeno da la luz y el calor de las estrellas y esa energia que se desprende del Sol hace posible la vida en la Tierra.

10. 10. Aplicaciones de la radioactividadAplicaciones de la radioactividad Aplicaciones de algunos radio-isótoposAplicaciones de algunos radio-isótopos

MedicinaMedicina

DiagnósticoDiagnóstico: Medicina nuclear•Con administración de radioisótopos•Con extracción de una muestra•Con medicina de antipartículas (PET)

10. 10. Aplicaciones de la radioactividadAplicaciones de la radioactividad

MedicinaMedicina

TerapiasTerapias: Radioterapia (tratamiento del cáncer)

γβ ++→→+ −01

6028

*6027

10

5927 NiConCo

Quimioterapia (cáncer de tiroides)

• Tratamiento con ingestión de una solución salina de yoduro sódico que contenga I radioactivo

( 131I, 128I)


Datación de muestrasDatación de muestras

• De origen orgánico: proporción C-14/C-12C-14/C-12

• De origen mineral: proporción U-238/U-235

)5570(21

01

147

146 añosTNC =+→ − β

UyUIsótopos 238235


IndustriaIndustria

• Gammagrafía de estructuras metálicasGammagrafía de estructuras metálicas• Testificación de sondeos y prospeccionesTestificación de sondeos y prospecciones• Reconocimiento de fugasReconocimiento de fugas

• Control automático de espesoresControl automático de espesores

• Estudios de fricción y lubricaciónEstudios de fricción y lubricación


QuímicaQuímica

• Estudio de mecanismos de reacciónEstudio de mecanismos de reacción

• Determinación de la velocidad de reacciónDeterminación de la velocidad de reacción

• Diseño y mejora de polímerosDiseño y mejora de polímeros


8. 8. Aplicaciones de la radioactividadAplicaciones de la radioactividad Alimentación y agriculturaAlimentación y agricultura

• Esterilización de alimentos

BiologíaBiología

• Seguimiento deprocesos vitales

8. 8. Aplicaciones de la radioactividadAplicaciones de la radioactividad EnergéticasEnergéticas

MilitaresMilitares

Rea

ctor

de

FISI

ÓN

Rea

ctor

de

FUSI

ÓN

(Pr

otot

ipo)

Oppenheimer

http://www.atomicarchive.com/Effects/index.shtml

Origen de las radiacionesOrigen de las radiaciones10. 10. Aplicaciones de la radioactividadAplicaciones de la radioactividad

Riesgos de la radiaciónRiesgos de la radiación10. 10. Aplicaciones de la radioactividadAplicaciones de la radioactividad

11. Medidas de seguridad11. Medidas de seguridad Residuos radioactivosResiduos radioactivos

1. Bidón de residuos



2. Carga de un bidón con residuos




3. Arcón de residuos





4. Almacén de residuos






5. Hueco de una bóveda







6. Almacén de varias bóvedas







6. Almacén de varias bóvedas

7. Barreras para residuos

11. Medidas de seguridad11. Medidas de seguridad NormativasNormativas

• Beneficios por encima de posibles Beneficios por encima de posibles daños.daños.• Principio Principio ALARAALARA: Exposiciones tan bajas : Exposiciones tan bajas como sea posiblecomo sea posible

• Dosis limitadas para evitar riesgos Dosis limitadas para evitar riesgos innecesariosinnecesarios

J. J. ThomsonJ. J. Thomson R. MillikanR. Millikan

H. BecquerelH. Becquerel Marie CurieMarie Curie

E. RutherfordE. Rutherford ChadwichChadwich

Enrico FermiEnrico Fermi

12. Los protagonistas…12. Los protagonistas…

12. Los protagonistas…..12. Los protagonistas…..

Marie Goeppert-Mayer Marie Goeppert-Mayer

Albert Einstein Albert Einstein

Oppenheimer Oppenheimer

Hideki Yukawa Hideki Yukawa Joliot y Curie Joliot y Curie

física nuclear 2º bachillerato

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