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Origen de las Radiaciones
Fuentes Naturales
Osvaldo Piñones Olmos
Origen de las Radiaciones
Origen de las Radiaciones
LA VIDA SE HA DESARROLLADO EN UN AMBIENTE RADIACTIVO
• Se necesita determinar los niveles radiológicos de fondo para conocer los rangos aceptables de radiación y los incrementos antropogénicos
• La radiactividad ambiental por lo tanto está compuesta de :
FUENTES NATURALES FUENTES ARTIFICIALES
Radiactividad Natural
LA RADIACTIVIDAD NATURAL APORTA LA MAYOR CONTRIBUCION A LA DOSIS COLECTIVA DE LA
POBLACION MUNDIAL
Las fuentes u orígenes de la radiación natural son :
• Radiación Cósmica• Radionucleídos Cosmogénicos• Radionucleídos Primordiales
Radiación Cósmica
LOS RAYOS CÓSMICOS TIENEN ORIGEN GALÁCTICO, CREADOS FUERA DEL SISTEMA
SOLAR
• En nuestra galaxia, tienen un tiempo medio de residencia de alrededor de 200 millones de años,siendo contenidos por el campo magnético interestelar.
• Es radiación de alta energía ( 2000 MeV )
Radiación Cósmica
Protones(87%), Partículas Alfa(11%),
Núcleos de Bajo Z entre 4-26 (1%) y
Electrones de baja energía(1%)
• Galáctica Primaria• Primaria Solar (protones de 10 MeV y Partículas Alfa)• Secundaria (protones,neutrones,piones,kaones, etc )
Los p y los n son los principales contribuyentes a la Dosis, en las capas superiores. A nivel del mar, los mesones
aportan el 80% y los electrones el 20% de la dosis.
Radiación Cósmica
Radionucleídos Cosmogénicos
Se producen por interacción de núcleos estables, presentes en la Atmósfera y corteza terrestre con partículas subatómicas (p y n) provenientes de la radiación cósmica secundaria.
Núcleo Bombardeo Núcleo Part.Subat
Blanco + p,n, ----------------> producto + radiación
• Los principales son: Tritio, Berilio 7,Carbono 14 y Sodio 22• La dosis proveniente de estos radionucleídos se produce
principalmente vía irradiación interna
Radionucleídos Cosmogénicos
RADIONUCLEIDO SEMIPERIODO CONCENTRACION RADIACION PRINCIPAL
TROPOSFERICA Bq/Kg AIRE Y ENERGIA (MeV)
3H 12 a 1.2 x 10 -3 b-: 0.01867Be 53 d 1 x 10-2 b-: 0.47710Be 1,6x10-6 a 1.2.x 10-9 b-: 0.555
14C 5730 a 1.3 x 10-1 b-: 0.15622Na 2.6 a 1.1 x 10-6 b+: 0.545 g1.0824Na 15.0 h --- b-: 1.4 g:1.37, 2.7532P 14 d 2.3 x 10 -4 b-: 1.71 33P 24 d 1.3 x 10-4 b-: 0.24635S 88 d 1.3 x 10-4 b-: 0.16736Cl 31x105 a 2.5 x 10-10 b-: 0.7138S 2.87 h --- b-: 1.1 g:1.8 38Cl 37 m --- b-: 4.91 g:1.60, 2.1739Cl 55 m --- b-: 1.91
g:0.25,1.27,1.52
a : año b : día h : hora
Radionucleídos Primordiales
Origen : Están presentes en la corteza terrestre y sus aguas desde el origen de la Tierra(4.5x 109
años)
Se pueden separar en dos grupos :
• Radionucleídos que presentan UNA etapa de decaimiento para llegar a convertirse en un nucleído estable.
• Radionucleídos que presentan VARIAS etapas de decaimiento, a través de hijos radiactivos para convertirse en un nucleído estable.
Radionucleídos Primordiales
Una etapa de decaimiento
Sólo el K- 40 y el Rb- 87 contribuyen a la dosis por radiación natural.
K - 40--------------------------> Ca - 40 (estable) + radiación
• T1/2= 1,28x 109 a Emisor Beta y Gamma,produce irradiación externa e interna.Abundancia isotópica de 0,0118% actividad específica de 31,6 Bq/g de Potasio.
• Para un adulto macho promedio 70 Kg de peso existe entre 1-2,5 g por Kg de peso, por lo tanto la Actividad corporal debida a K-40 es de ~ 4400 Bq
Radionucleídos Primordiales
RADIONUCLEIDO ABUNDANCIA % SEMIPERIODO RADIACION PRINCIPAL
Años Y ENERGIA (MeV)40K 0.012 1.26 x 109 1.33 1.4650V 0.25 6 x 1015 0.78 1.5587Rb 27.9 4.8 x 1010 0.28115In 95.8 6.0 x 1014 0.48123Te 0.87 1.2 x 1013
138La 0.089 1.12 x 104 0.21 0.81,1.43142Ce 11.07 >5 x 1016 144Nd 23.9 2.4 x 1015 1.83147Sm 15.1 1.05 x 1011 2.23148Sm 11.27 >2 x 1014 149Sm 13.82 >1 x 1015 152Gd 0.20 1.1 x 1014 2.1156Dy 0.062 >1 x 1018
174Hf 0.163 2 x 1015 2.5176Lu 2.6 2.2 x 1010 0.43
180Ta 0.012 >1 x 1012
187Re 62.9 4.3 x 1010 0.003190Pt 0.013 6.9 x 1011 3.18
Concentración Promedio de Radionucleídos en el Hombre
Radionucleído Actividad específica promedio
• K - 40 60 Bq/Kg• Rb - 87 8.5 Bq/Kg• Ra - 226 3mBq/Kg (170mBq/Kg de hueso)• U - 238 1 mBq/Kg• C - 14 40 Bq/Kg• H - 3 0.4 Bq/Kg
Promedio para un hombre de 70 kilos : 7600 Bq
Radionucleídos Primordiales
Varias etapas de decaimiento
Los radionucleídos primordiales componentes de 3 series o familias naturales de desintegración radiactiva
• Serie del Uranio : U - 238 -------> Pb-206 (estable)• Serie del Torio : Th - 232 -----> Pb- 208 (estable)• Serie del Actinio : U - 235 ------> Pb- 207 (estable)
• Existió una cuarta serie la del Neptunio, originada por el Pu-241, sin embargo debido a la corta vida media de sus componentes, estos desaparecieron quedando como sobreviviente el Bi-209 ( 2 x 1018a )
Radionucleídos Primordiales
238 U(4,47 • 109 a
234 Th(24,1 d)
234m Pa(1,17 m
234 U(2,45 • 105 a) -
230 Th(8,0 • 104 a)
226 Ra(1600 a)
222 Rn(3,82 d)
- -
218 Po(3,05 m)
214 Pb(26,8 m)
Ser ie de desintegración del uranio-238. Los radionucle idos producidos en menos de l 1 % de las transformaciones delnuc leido predecesor no se representan
- -214 Bi(19,7 m)
214 Po(1,64•10-4 s)- -
210 Pb(22,3 a)
210 Bi(5.01 d)
- -
210 Po(138,4 d)- -
206 Pb(Estable)
a : año d : día m : minuto s : segundo
Radionucleídos Primordiales
Serie U-238 :
Rn-222 es un gas radiactivo con T1/2 de 3,82 días y sus productos de decaimiento de semiperíodo corto (Po-218, Pb-214, Bi-214 y Po-214).
• Está presente en suelos, rocas, materiales de construcción y aguas termales.
• La concentración es 10 veces mayor en el interior que en el exterior de los edificios.
Radionucleídos Primordiales
Serie U-238 :
Rn-222 (Pb-210, Bi-210, Po-210 )principal fuente exhalación de los constituyentes de la corteza,
importante en las erupciones volcánicas.
• Para los NO fumadores se asume una concentración anual de 4Bq(Pb-210) y 0,3 Bq (Po-210)
• Un cigarrillo aporta 20mBq (Pb-210)15 mBq (Po-210) que son volátiles a temperatura de quemado.
• 20 cigarrillos /día : 15Bq (Pb-210) y 20Bq (Po-210
Radionucleídos Primordiales
232 Th(1,41 • 1010 a
228 Ra(5,76 a)
228 Ac(6,13 h)
228 Th(1,91 a) -
224 Ra (3,66 d)
220 Rn (55 s)
- -
216 Po (0,15 s)
212 Pb(10,6 h)
Serie de desintegración del Torio-232.
- - 212 Bi(60,6 m)
208 Tl(3,05 m)
- -
212 Po(3,04 • 10 -7 s)
- -
208 Pb(Estable)36 %
64 %
a : año d : día h : horam : minuto s : segundo
Radionucleídos Primordiales
235 U(7,04 • 108 a)
231 Th(25,52 h)
231 Pa(3,28 • 104 a)
227 Ac(21,77 a)
- 223 Ra(11,43 d)
219 Rn (3,96 s)
- -
215 Po(1,78 ms)
211 Pb(36,1 m)
Serie de desintegración del Actino o serie de decaimiento del Uranio-235.
211 Bi(2,14 m)
207 Tl(4,77 m)
- -
- -
207 Pb(Estable)
227 Th(18,72 d)
a : año d : día h : hora m : minuto s : segundoms
Niveles de radiactividad natural en distintos materiales
Concentración total (alfa + beta/gamma)
De 100-400 Bq/kg Más de 400 Bq/kg
Cereales, patatas Té, Café
Carne,aves, pescado hongos desecados
Algunas hortalizas,nueces nueces de Brasil
Algunos frijoles, crustáceos algunas aguas
Variedades de rocas,ladrillos suelos, hormigón
Cemento, arena, gravilla cenizas volantes
Libros fertilizantes
Carbón
Dosis efectiva anual de Fuentes Naturales
Fuente de Exposición Dosis Efectiva Anual
mSv
Típica Elevada
Rayos Cósmicos 0.39 2.0
Cósmicos terrestres 0.46 4.3
Radionucleídos internos 0.23 0.6
Radón y productos decaimiento 1.30 10.0
Total (redondeado) 2.4
Zonas con alta actividad (Bq/kg) por radionucleídos primordiales
País/región Ra-226 Ra-228 Ra-224
• India/Kerala 7.8-1520 3.3-221 51.8-1032.3 • Brasil/Morro du Ferro - - 2183-41181
Araxa 703-42400 - -• Francia/Ambazac 950-8860 - -• Irán/Ramsar 740-37000 - -• Nueva Zelanda/Niue 6920-12400 - -
Contribución relativa al promedio anual de dosis efectiva
FUENTE % DOSIS TOTAL• Internas Naturales 54• Rayos cósmicos y fuentes
externas naturales 25• Fuentes artificiales
(aplicaciones médicas) 19• Pruebas nucleares (fallout ) 1• Misceláneas 0.5• Energía nucleoeléctrica 0.2
Exposición total aproximada: 2,5 mSv/año