01 Origen de Las Radiaciones

Origen de las Radiaciones

Fuentes Naturales

Osvaldo Piñones Olmos

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.


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


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


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 )


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


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.


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


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


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

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