Radiación:
es una forma de transmitir energía en forma de partículas y/o ondas electromagnéticas
Radioactividad:
es un fenómeno de transmisión espontanea del núcleo de un átomo que en el proceso libera energía en forma de radiación.
Pero no todas las radiaciones son radioactivas.
Se clasifican en:
- Electromagnéticas
- Corpusculares
- Radiaciones nucleares
- Radiaciones no nucleares
- Radiaciones ionizantes
- Radiaciones no ionizantes
Electromagnéticas:
Se producen por la propagación de energía mediante la combinación de campos eléctricos y magnéticos o oscilantes que son ondas.
Corpusculares:
Ocurren por la propagación de partículas que se desplazan a gran velocidad, estas partículas pueden o no poseer cargas eléctricas.
Radiaciones Nucleares
Consiste en la propagación de partículas que provienen de un núcleo de un átomo.
Radiaciones no nucleares
Son donde la propagación de energía no proviene de un núcleo de átomo.
Radiación ionizante:
Son aquellas que propagan la energía suficiente para ionizar la materia, estas producen iones debido a la extracción de electrones de los átomos.
Radiación no ionizante
Son aquellas que no poseen las energías para ionizar la materia, no generan cambios en la materia
Carácterísticas:
Radiaciones ionizantes: Las radiaciones ultravioletas y rayos x producen cambios en la materia cuando se exponen durante mucho tiempo.
Radiación ionizante y nuclear:
Es la radiación Gamma es muy penetrante por lo que atraviesa fácilmente el cuerpo humano y es muy perjudicial.
Radiactividad Natural:
Todos los átomos con Z mayor a 83 presentan radiactividad (emiten algún tipo de radiación)
Fisión Nuclear:
Es una reacción donde el núcleo, es bombardeado con neutrones, son inestable y se descompone en dos núcleos o más, con gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres neutrones, pueden ocasionar más fisiones al interactuar con nuevos núcleos fisionables. Este efecto multiplicador se conoce como reacción en cadena. Una reacción de fisión se produce más rápido si se tienen núcleosmás inestables
Estabilidad Nuclear:
- Fuerzas de repulsión Coulombicas: son fuerzas de repulsión provocadas por las cargas eléctricas de las partículas.
- Fuerzas de atracción: No se debe a su atracción sobre las cargas de las partículas si no que es un tipo de fuerza gravitatoria que ocurre entre los diferentes nucleones.
Cuando estos dos tipos de fuerzas tengan mayor importancia entre las partículas, el núcleo será más estable. Cuando tienen mayor Z=83 tendrán mayor fuerza de repulsión.
Reactor Nuclear:
Es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las reacciones de fisión en cadena que tienen lugar en el núcleo del reactor y son capaces de extraer el calor generado. El reactor cuenta con estos elementos:
A) Combustible nuclear
B) Moderador
C) Elementos de control
D) Refrigerante
E) Reflector
F) Blindaje
La reacción que compite con la fisión nuclear es la absorción de los protones, consiste en:
Es una reacción en la que dos núcleos muy ligeros se unen para formar un núcleo estable más pesado. Este defecto de masa da lugar a un gran desprendimiento de energía.
Para que se déla fusión, los núcleos cargados positivamente deben aproximarse venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión, la energía necesaria para que los núcleos que reaccionan venzan las interacciones se puede suministrar en forma de energía térmica o utilizando un acelerador de partículas.
Una reacción típica de fusión nuclear consiste en la combinación de dos isótopos del hidrógeno, deuterio y tritio, para formar un átomo de helio más un neutrón.
En un reactor de fisión se suelen utilizar tres combustibles nucleares fisionables que son el 235U, 239Pu y 233U. El 235U es el único que se encuentra disponible en la naturaleza, el239Pu es un elemento producido artificialmente en reactores de cría y el 233U se obtiene a partir del 232Th.
El moderador tiene como objetivo disminuir la velocidad de los neutrones rápidos a neutrones lentos o térmicos, para aumentar la probabilidad que produzcan fisión.
Los neutrones producidos en una reacción nuclear pueden clasificarse según su velocidad:
- Neutrones rápidos o de alta velocidad
- Neutrones lentos o térmicos
- Neutrones de muy baja velocidad
El proceso de moderado o proceso de retraso, es una secuencia de colisiones elásticas entre las partículas de alta velocidad (neutrones) y las partículas en reposo (núcleos atómicos). Como consecuencia de los sucesivos choques, el neutrón va perdiendo velocidad en forma gradual.
Agua ligera:
Solo puede usarse en reactores nucleares de U enriquecido, donde se puede admitir la perdida de neutrones rápidos. Porque posee buenas propiedades elásticas, frenando los neutrones rápidos, pero también capturando muchos de estos.Agua pesada
Solo puede usarse en reactores nucleares de U natural, ya que está formada por dos átomos de deuterio y uno de O. Pero se diferencia fundamentalmente en sus propiedades nucleares, debido a que casi no absorbe neutrones (70 veces menos que el agua ligera)
.
Los elementos de control del reactor deben lograr controlar la relación de neutrones producidos y perdidos. Algunos elementos químicos como el boro y cadmio se utilizan para controlar los reactores, ya que tienen la propiedad de absorber neutrones.
En los reactores se accionan sistemas de control, independientes y/o simultáneos los cuales son utilizados en el control de los reactores:
- Disolución en el moderador de un absorbente de neutrones (ácido bórico) su control es lento.
- Introducción de barras de control (boro, cadmio) su control es rápido.
La función que cumple el refrigerante de un reactor es la de transportan la energía térmica producida en el reactor y además refrigeran el reactor, evitando sobrecalentamiento del mismo.
Se usan refrigerantes líquidos (el agua ligera, el agua pesada)
Si no se utiliza un refrigerante los reactores nucleares podrían llegar a producir una explosión ya que no se detendría la generación calor por emisión de radiación α, β, γ; elevando peligrosamente la temperatura del reactor.
Se utiliza un blindaje para que se evite el escape de radiación (γ) y de neutrones, además es una resistencia del material frente a impactos. Cuando un reactor nuclear está en operación produce rayos αlfa, betas y gamas.Un reflector se utiliza como elemento que refleja los neutrones producidos en la fisión, hacia dentro del reactor, evitando su escape, mejorando la economía del combustible nuclear.
Los materiales usados deben tener baja absorción de neutrones y alta reflexión, tales como el agua liviana y pesada, grafito, berilio, plomo, acero.
El blindaje está compuesto de diferentes barreras físicas:
- Material cerámico que recubre el Uranio utilizado como elemento combustible.
- Vaina que alberga el combustible.
- Vasija del reactor, construida de un acero especial con un revestimiento interior de acero inoxidable (22 cm). Y una estructura de concreto de hasta unos 5 m de espesor en la base.
- Blindaje biológico que rodea al reactor y a los equipos auxiliares, constituido por un muro de hormigón armado.
- Recinto de contención, estructura esférica de acero de gran espesor.