¿Qué es la radioactividad? ¿Qué es la fusión y fisión nuclear? ¿Cuáles son sus aplicaciones? Todo esto y más en la siguiente presentación.

1. Fenómenos nucleares

2. Índice
Tema:
 Objetivos
 Marco teórico
 Emisiones radiactivas
 Desintegración
radiactiva
 Fusión nuclear
 Fisión nuclear
 Ejemplos uso bélico y
pacífico e. nuclear
 Conclusión
 Bibliografía
Diapositiva:
 3
 4
 6
 13
 21
 25
 30
 41
 47

3. Objetivos
1) Explique qué son las emisiones radioactivas.
2) Explique qué es la desintegración radiactiva.
3) Explique qué es la fusión nuclear.
4) Explique qué es la fisión nuclear.
5) Indique y explique a lo menos tres ejemplos de uso bélico y tres de uso
pacífico de la energía nuclear.

4. Marco teórico:
Hoy, en la química nuclear se estudian las reacciones que implican modificaciones en
el numero de protones y neutrones de los átomos. Esta rama de la química es posible
gracias al descubrimiento del fenómeno de la radiactividad por el científico francés
Antoine Henry Becquerel en 1896 y posteriormente por los estudios realizados por los
esposos Curie.
La radiactividad es una de las emisiones de energía atómica mas sorprendentes y de
mayor utilidad en nuestros días.
Fue descubierta accidentalmente cuando, estudiando un mineral de Uranio,
Becquerel observó fosforescencia (propiedad de ciertos materiales que les permite
absorber energía y emitirla luego en forma de radiación) en el mineral sin que éste
fuera expuesto previamente a la luz. Así se comprobó que el mineral emitía radiación
capaz de marcar una placa fotográfica, pero que a diferencia de los rayos X , estas
emisiones eran espontáneas del material Uranio.

5. Fue así como luego, la física polaca Marie Curie y su esposo, comenzaron a estudiar el
fenómeno y descubrieron que otros minerales tenían la misma propiedad que el
Uranio (tales como el Polonio y el Radio), por lo que determinaron que el fenómeno
era exclusivo del núcleo de los átomos.
Finalmente M. Curie propuso el termino radiactividad para todas las radiaciones
espontáneas de partículas de energía.
Luego, en 1902 se demostró que la radioactividad genera transformaciones
espontáneas, por lo que un elemento puede transformarse en otro; fue tan solo un
tiempo después de eso cuando los Curie (al aislar el Radio y obtener su masa atómica)
identificaron los distintos tipos de emisiones, su intensidad, naturaleza y
desintegraciones.
A través de este informe, explicaremos las emisiones atómicas, desintegraciones, los
fenómenos radiactivos y los efectos de la radiactividad en nuestros días.

6.  Para que exista radiación, es necesario contar con un átomo que presente un núcleo
inestable (inestabilidad de masa o energía).
 Si éste puede emitir radiación de forma espontánea, estamos en presencia de una
radiación del tipo natural. Estas radiaciones ocurren con liberación de energía y
muchas veces acompañada de partículas con masa (neutrones por ejemplo).
 En cambio, hablamos de radiaciones artificiales cuando se desestabiliza un núcleo
artificialmente por impacto de partículas subatómicas o por colisiones con otros
núcleos (por ejemplo los reactores nucleares). Así, es posible generar emisiones
desde el núcleo de átomos no radiactivos. En este caso también se libera energía y
los núcleos hijos generados (o masa remanente) son siempre mas estables que su
predecesor.

7.  En la primera reacción observamos como un átomo de Polonio inestable emite de
manera espontánea y natural partículas alfa en forma de helio, resultando así la
creación de un átomo de Plomo.
 En la segunda reacción observamos como un átomo de Aluminio (estable) es
intervenido o manipulado artificialmente al ser bombardeado por una partícula
alfa, de esta manera se obtiene un átomo de Fosforo y se libera un neutrón.

8. EMISION DE PARTICULAS ALFA:
 Corresponde a partículas con carga eléctrica positiva +2 y con 4 unidades de
masa atómica ( 2 neutrones y 2 protones). Corresponde a núcleos de Helio, los
cuales presentan poco poder de penetración y gran capacidad ionizante. Se
emite o da liberación a grandes cantidades de energía por medio de
partículas de gran tamaño o por núcleos con gran masa. Esta radiación es
dañina para el cuerpo humano cuando se inhala o se ingiere.
Por ejemplo:
• Aquí el átomo de Uranio emite una partícula alfa (en
forma de Helio), por lo que disminuye su número atómico
y el Uranio se transforma en Torio.

9. EMISIONES DE PARTICULAS BETA:
• Son partículas con carga negativa( electrones) que viajan a gran velocidad y que son
poco ionizantes. Se desvían frente a un campo electromagnético y son mucho más
penetrantes que las radiaciones alfa (incluso pueden producir quemaduras graves en
la piel). Las emisiones beta provienen del núcleo producto de la desintegración de un
neutrón (también se pueden emitir antineutrinos, partículas sin carga que poseen una
masa inferior a 4x10^-5 de la masa del electrón). El átomo que queda finalmente
aumenta su número atómico en 1, pero mantiene su masa (protón y neutrón tienen
masas muy similares, 1 uma). Se deduce que cada vez que un átomo radiactivo emita
una partícula beta, el núcleo hijo será isóbaro del átomo que lo genero.
Por ejemplo:
• Aquí el átomo de Torio, producto de la
desintegración de uno de sus neutrones, emite un
electrón, formándose así el átomo Protactinio, isóbaro
del átomo Torio que lo generó.

10. EMISIÓN DE RAYOS GAMMA:
 Corresponde a la radiación electromagnética de alta energía y de onda corta. Posee una
alta tasa de penetración. El núcleo emite un fotón el cual no posee masa ni carga
eléctrica. Si bien se conocen algunos isótopos que emiten rayos gamma de forma pura,
esta emisión tiene lugar cuando un radioelemento existe en dos formas diferentes, los
llamados isómeros nucleares, que tienen el mismo número atómico y número másico pero
con distintas energías. La emisión de rayos gamma acompaña a la transición del isómero
de mayor energía a la forma de menor energía. En la emisión de rayos gamma no hay
cambios en el número de protones y neutrones en el núcleo, por lo tanto, no hay
transmutación ( cambio en la identidad de un átomo o en el número Z del elemento).
Estas partículas pueden causar graves daños al núcleo de las células, es por eso que se
ocupan para esterilizar equipos médicos y alimentos.
• Un ejemplo de isomería nuclear es el isótopo Protactinio 234,
el cual existe en 2 estados de energía diferentes, en este
ejemplo el Protactinio al emitir un fotón en forma de rayos
gamma indica la transición de un isótopo al otro:

11. Radioprotección
 Dependiendo de el tipo de emisión existen diferentes materiales que se usan
como medio de blindaje. Por ejemplo:
 Las partículas alfa interaccionan con el medio absorbiéndose completamente.
Su alcance es de unos pocos centímetros en el aire. Cualquier partícula alfa es
detenida por una hoja de papel o por la capa basal de la piel.
 Las partículas beta tienen mayor alcance que las alfa y pueden ser absorbidas
por materiales poco densos como el aluminio. Una característica particular
es que, cuando se absorben por elementos de alto número atómico, como el
Plomo, producen radiación X de frenado.
 La radiación gamma es de alta energía, la que se detiene con bloques de
Plomo, hormigón, o materiales densos.
 Los neutrones pueden ser detenidos (absorbidos) tanto por bloques de agua
como de hormigón.

13. DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA
 La desintegración radiactiva es la liberación de los excesos de energía de los átomos
inestables con el fin de lograr una configuración estable. Son otras formas anexas
de emisión atómica; estas son, la captura electrónica y la emisión de positrones.
1) LA EMISIÓN DE POSITRONES:
La emisión de positrones se produce cuando un protón del núcleo se transforma en
un neutrón emitiendo una partícula denominada positrón.
En este caso, el átomo de boro, que originalmente tenia 5 protones, emite un
Positrón , convirtiéndose en un átomo de Boro de 4 protones.

14. Cuando un positrón choca con un electrón, ambos desaparecen y se emiten dos
fotones de radiación gamma en un proceso llamado aniquilación.
Los positrones se consideran antimateria debido a que al encontrarse con su
contraparte (electrones) se destruyen.
(Ejemplos cotidianos sobre donde se usan los positrones)

15. 2) LA CAPTURA ELECTRONICA:
Se produce captura electrónica cuando un electrón proveniente de las capas más
internas del átomo cae dentro del núcleo con lo cual un protón se transforma en
neutrón. Esto provoca una disminución en el número atómico, pero se mantiene
constante el número de masa.
Por ejemplo:
En este caso, un electrón del átomo Berilio, al caer dentro del núcleo transforma un
protón en neutrón, por lo que el Berilio pierde un protón y adquiere el número atómico
del Litio.
Nomenclatura estandarizada para las emisiones

16.  Ahora bien, la desintegración de un cuerpo radiactivo también corresponde al
periodo de tiempo en el que el núcleo de un átomo radiactivo se va a desintegrar.
Esto es un proceso estadístico, pues no podemos conocer o predecir en que instante
se desintegrará un núcleo concreto, ni qué núcleo se va a desintegrar en un
determinado instante, pero si tomamos un número muy grande de átomos de un
mismo nucleído ( lo que queda de un núcleo cuando este se desintegra) , gracias a
la ley de la desintegración radiactiva, podemos obtener, al menos, como promedio,
su periodo de desintegración.
 Esta ley, nos demuestra que la probabilidad de que se desintegre un átomo
radiactivo permanece constante a lo largo del tiempo. Esto significa que al
desintegrarse una sustancia radiactiva, la cantidad de ella que no se ha
desintegrado disminuye exponencialmente con el tiempo; está dada par la
fórmula:
N = N0 · 2−t/T
N .... número de núcleos sin desintegrar
N0 ... número de núcleos que hay inicialmente
t .... tiempo
T .... tiempo de vida media

17. ¿QUÉ ES LA VIDA MEDIA O PERIODO DE
SEMIDESINTEGRACIÓN?
 Es el tiempo que tarda un elemento radiactivo en reducirse a la mitad de su masa
inicial, independiente de la cantidad de muestra (masa) radiactiva. Las vidas
medias de los elementos alcanzan desde una fracción de segundo, hasta miles de
millones de años.
Por ejemplo:
 Al final de cada periodo, la radiactividad se reduce a la mitad de la radiactividad
inicial.
 Ahora bien, para medir la velocidad o rapidez de las emisiones se utiliza una
constante denominada K , valor que cuantifica el tiempo que tarda cada elemento
en desintegrarse a la mitad. Aquí presentamos el porcentaje de masa residual (que
se va desintegrando) de cada elemento por cada vida media:

18. • Cada elemento posee su propio tipo de emisión y vida promedio de
desintegración, aquí hay algunos ejemplos:

19. DECAIMIENTO RADIACTIVO
 Cuando un núcleo atómico inestable, emite radiaciones y/o partículas, con ello, modifica
su número atómico y se estabiliza; a la sucesión de reacciones que ocurren para lograr ese
objetivo se les denomina decaimiento radiactivo.
 Aquí se muestra que aquellos núcleos sobre el cinturón de
estabilidad, pueden estabilizarse emitiendo partículas beta,
pues así disminuyen la cantidad de neutrones.
 En cambio, los núcleos que están bajo el cinturón, necesitan aumentar la cantidad de
protones, emitiendo un positrón o bien realizando una captura electrónica.
 Los núcleos con Z sobre 84 emitirán partículas alfa y así se acercaran a la estabilidad.

20. SERIES RADIACTIVAS
 Cuando un núcleo radiactivo emite partículas y
se transforma en otro, se estabiliza, pero no
siempre, de modo que el nuevo núcleo sigue
emitiendo partículas o energía.
 Se denomina series radiactivas al proceso
completo que se inicia con el núcleo radiactivo y
que termina luego de sucesivas emisiones y
transmutaciones en otro más estable.
 He aquí una de las series radiactivas mas
estudiadas, Uranio-238:

21. FUSIÓN NUCLEAR
 Es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos
ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y
tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado.
Generalmente esta unión va acompañada con la emisión
de partículas (por ejemplo neutrones). Esta reacción
libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma
de rayos gamma y energía cinética de las partículas
emitidas. Esto permite a la materia entrar en estado de
plasma (cuarto estado de la materia; se forma bajo
temperaturas y presiones extremadamente altas,
haciendo que los impactos entre los electrones sean muy
violentos, separándose del núcleo y dejando sólo átomos
dispersos que tienen la capacidad de conducir
electricidad, por ejemplo el sol). Si los núcleos que se van
a fusionar tienen menor masa que el hierro se libera
energía. Por el contrario, si los núcleos atómicos que se
fusionan son más pesados que el hierro la reacción
nuclear absorbe energía.

22. EN LA NATURALEZA:
 Las estrellas, incluido el Sol, experimentan
constantemente reacciones de fusión nuclear. La
luz y el calor que percibimos del Sol es el
resultado de estas reacciones: núcleos de
hidrógeno chocan entre sí, y se fusionan dando
lugar a un núcleo más pesado de helio liberando
una enorme cantidad de energía, que llega a la
Tierra en forma de radiación electromagnética
(principalmente ultravioleta).
 Las fuerzas de gravedad en el universo generan
las condiciones perfectas para este fenómeno.
 A las reacciones de fusión nuclear también se les
llama reacciones termonucleares debido a las
altas temperaturas que experimentan. En el
interior del Sol, la temperatura es cercana a los
15 millones de grados Celsius.
supernova SN 2006gy
El Sol

23. FUSIÓN ARTIFICIAL:
Requisitos técnicos:
Conseguir una temperatura muy alta para separar los electrones del núcleo y que éste se aproxime
a otro venciendo las fuerzas de repulsión electrostáticas.
Confinamiento para mantener el plasma a temperatura alta durante un mínimo de tiempo.
Densidad del plasma suficiente para que los núcleos estén cerca unos de otros.
Confinamiento:
Inercial (FCI): Consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna
posibilidad de escapar sin chocar entre sí..
Magnético (FCM): Las partículas eléctricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio
reducido por la acción de un campo magnético.
Dificultades: La mayor dificultad de construir un reactor (instalación física donde se produce,
mantiene y controla una reacción nuclear en cadena) de fusión recae precisamente en la
construcción del mismo, ningún material resiste temperaturas tan altas. Además es muy caro y se
requiere gastar más energía de la que se libera.
Ventajas: no deja desechos radiactivos, hay abundancia y buen precio de materias primas,
principalmente del isótopo de hidrógeno deuterio (D), si una instalación dejara de funcionar se
apagaría inmediatamente, sin peligro de fusión no nuclear.

24. PROYECTO ITER:
El proyecto más avanzado en Fusión nuclear por
Confinamiento Magnético es el ITER
(International Thermonuclear Experimental
Reactor). En este proyecto participan desde 1990
la Unión Europea, Canadá, EEUU, Japón y Rusia.
 Su objetivo es determinar la viabilidad técnica y
económica de la fusión nuclear por confinamiento
magnético para la generación de energía eléctrica,
como fase previa a la construcción de una
instalación de demostración comercial.
 En la máquina ITER no se producirá energía
eléctrica, se probarán las soluciones a los
problemas que necesitan ser resueltos para hacer
viables los futuros reactores de fusión nuclear. Este
ambicioso proyecto de investigación dará sus
primeros resultados a partir de 2050.
 Las inversiones realizadas para
su construcción se estiman en
cerca de 5.000 millones de euros.
Imagen futurista del ITER

25.  Corresponde a la división del núcleo de un
átomo. El núcleo se convierte en diversos
fragmentos con una masa casi igual a la mitad
de la masa original más dos o tres neutrones. La
suma de las masas de estos fragmentos es menor
que la masa original. Esta 'falta' de masas
(alrededor del 0,1%) se ha convertido en energía
según la ecuación de Einstein (E=mc2). En esta
ecuación E corresponde a la energía obtenida, m
a la masa de la que hablamos y c es la constante
de la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s2.
 La fisión nuclear puede ocurrir cuando un
núcleo de un átomo pesado captura un neutrón
(fisión inducida), o puede ocurrir
espontáneamente debido a la inestabilidad del
isótopo (fisión espontánea).
 Cuanto más pesado es un elemento más
fácil es inducir su fisión, debido a que la
energía de enlace entre núcleos es
menor. La fisión en cualquier elemento
más pesado que el hierro produce
energía, y la fisión en cualquier
elemento más liviano que el hierro
requiere energía.
Fisión en el uranio

26.  Una reacción en cadena es un proceso mediante el
cual los neutrones que se han liberado en una
primera fisión nuclear producen una fisión adicional
en al menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez
produce neutrones, y el proceso se repite.
 Estas reacciones en cadena pueden ser controladas o
incontroladas. Las reacciones controladas serian las
reacciones nucleares producidas en centrales
nucleares en que el objetivo es generar energía
eléctrica de forma constante. Las reacciones
nucleares incontroladas se dan en el caso de armas
nucleares.
 Si en cada fisión provocada por un neutrón se
liberan dos neutrones más, entonces el número de
fisiones se duplica en cada generación.
 Se necesita una masa crítica, que es la cantidad
mínima de material fisionable necesaria para que se
mantenga una reacción nuclear en cadena. Reacción en cadena del uranio

27.  Controlada: Por cada 2 o 3 neutrones puestos en
libertad, sólo a uno se le debe permitir colisionar a otro
núcleo. Si esta relación es inferior a uno entonces la
reacción va a morir, y si es más grande va a crecer sin
control (una explosión atómica). Para controlar la
cantidad de neutrones libres en el espacio de reacción
debe estar presente un elemento de absorción de
neutrones, como el boro o el cadmio.
 Además los neutrones a menudo se mueven a gran
velocidad. Estos neutrones rápidos se reducen a través
del uso de un moderador, como el agua pesada y el
agua corriente. Una vez que se han desacelerado, son
más propensos a producir más fisiones nucleares o ser
absorbidos por las barra de control.
 Espontánea: No es necesaria la absorción de un neutrón
exterior. En determinados isótopos del uranio, y
sobretodo del plutonio, tienen una estructura atómica
tan inestable que se fisiona espontáneamente.
Fisión nuclear controlada
Fisión nuclear espontánea

28.  Muchos núcleos pesados pueden ser inducidos a presentar fisión pero sólo el Uranio-235, Uranio-
233 y Plutonio-239 tienen una real importancia práctica. El proceso de fisión del Uranio-235 es el
más estudiado pues es el combustible de los reactores que producen electricidad. El rompimiento
del núcleo de uranio puede producirse mediante el bombardeo con neutrones.
En cualquiera de estos procesos la energía promedio liberada es de 3,5·10-11 J por núcleo, esto es
equivalente a la energía generada por la combustión de 250.000 toneladas de carbón.
 Aunque la cantidad de energía liberada en la fisión del uranio-235 es extremadamente alta, la
característica que hace que esta reacción sea usada tan ampliamente es que se liberan más
neutrones de los que son capturados al inicio de ésta, produciendo una reacción en cadena.
Ejemplo de fisión del Uranio-235

29. • El Plutonio tiene 16 isótopos, todos ellos radiactivos y artificiales, aunque se pueden
encontrar trazas de ellos en la naturaleza. Químicamente el plutonio es un material
muy activo, y también tóxico. Puede formar compuestos con todos los elementos no
metálicos, excepto los gases nobles
• El isótopo con mayor interés químico es el plutonio-239. Se forma en los reactores
nucleares. Es fisionable pero puede capturar también neutrones para formar isótopos
superiores de plutonio. Se emplea como combustible nuclear en la producción de
isótopos radiactivos para la investigación y como agente fisionable en armas nucleares.
• El plutonio-238 se utiliza en fuentes de calor para aplicaciones espaciales, generadores
de calor termoeléctricos y se ha empleado en marcapasos cardiacos.
• Una característica importante de muchos de los isótopos del plutonio es que presentan
el fenómeno de la fisión espontánea, en el cual se puede dividir el núcleo de forma
espontánea sin necesidad de ser bombardeado por ningún neutrón.

30. Usos bélicos de la energía nuclear
ARMAS NUCLEARES
BOMBA ATÓMICA:
 La primera bomba atómica se lanzó el 16 de Junio de 1945 en el campo de pruebas de
Trinity, cerca de Álamo Gordo (Nuevo México). Poseía una fuerza destructiva de 20
kilotones, equivalente a 20 toneladas de TNT. Contenía Uranio, igual la que se lanzaría
poco después sobre Hiroshima. Con el nombre de “little Boy” (chico pequeño), sólo
necesitó convertir un gramo de masa (aunque toda la bomba pesara cuatro toneladas)
para producir una potencia de 12,5 kilotones. Produjo la muerte de 120.000 personas de
una población de 450.000 habitantes, causando otros 70.000 heridos.
 Tres días después cayó sobre Nagasaki “Fat Man” (hombre gordo), una bomba de
Plutonio que duplicaba en potencia destructiva a la anterior, pero que causó 40.000
muertes y 25.000 heridos, además de varios miles que morirían después debido a
heridas relacionadas, envenenamiento y radiación residual.

32. BUQUES MILITARES DE PROPULSIÓN NUCLEAR:
Durante la segunda guerra mundial se comprobó que el submarino podía ser un arma
decisiva, pero poseía un grave problema: su necesidad de emerger tras cortos períodos
para obtener aire para la combustión del diesel en que se basaban sus motores. El
Almirante Hyman G. Rickover fue el primero que pensó que la energía nuclear podría
ayudar con este problema.
Los desarrollos de los reactores nucleares permitieron un nuevo tipo de motor con ventajas
fundamentales:
No precisa aire para el funcionamiento del motor, ya que no se basa en la combustión.
Una pequeña masa de combustible nuclear permite una autonomía de varios meses
(años incluso) sin repostar.
Un empuje que ningún otro motor puede equiparar,
con lo que pudieron construirse submarinos mucho
más grandes que los existentes hasta el momento.

33. Estas ventajas condujeron a buques que alcanzan velocidades de más de 25 nudos,
que pueden permanecer semanas en inmersión profunda y que además pueden
almacenar enormes cantidades de munición (nuclear o convencional) en sus bodegas.
De hecho las armadas de Estados Unidos, Francia y el Reino Unido sólo poseen
submarinos que utilizan este sistema de propulsión.
A la fecha se han construido una gran variedad de buques militares que usan motores
nucleares y que, en algunos casos, portan a su vez misiles de medio o largo alcance con
cabezas nucleares, algunos tipos son: los Cruceros, los Destructores, Portaaviones, Los
Submarinos balísticos y los Submarinos de ataque.

34. AVIONES MILITARES DE PROPULSIÓN NUCLEAR:
 Durante la época de guerra tanto Estados Unidos como la Unión Soviética se
plantearon la creación de una flota de bombarderos de propulsión nuclear. De este
modo se pretendía mantenerlos cargados con cabezas nucleares y volando de
forma permanente cerca de los objetivos prefijados.
 Finalmente con el desarrollo de los Misiles balísticos intercontinentales (ICBM) ya a
finales de los 50’, se abandonaron todos los proyectos experimentales de estos
aviones puesto que los misiles eran mucho más rápidos y baratos, sin necesidad de
pilotos y prácticamente invulnerables.

35. Los ejemplos descritos anteriormente
son tan solo algunos de los tantos
usos bélicos que le han dado a la
radiactividad, de más esta mencionar
la cantidad de bombas que se han
creado y la complejidad en el
tratamiento de los desechos
radiactivos, los que han movilizado
por años a entidades ligadas al medio
ambiente y gobiernos a replantearse
el uso masivo de la energía nuclear.

36. Usos pacíficos de la energía nuclear
1) Datación: La datación usando isótopos radiactivos es muy conocida, en especial los
experimentos realizados con Carbono-14 en arqueología. Este no es el único isótopo usado,
también están el Uranio-238 y el Potasio-40.
 El carbono-14 se forma en la atmósfera superior por reacción entre átomos de nitrógeno y
neutrones, el cual se combina con oxígeno para producir 14CO2, el que es incorporado por
las plantas durante la fotosíntesis y por todos los animales al ingerir alimentos. Mientras el
animal o planta vive se establece un equilibrio entre la cantidad de 14C y de 12C, que es
constante. Al morir el organismo, la cantidad de 14C disminuye, pues este radioisótopo emite
radiaciones del tipo β-. La vida media del 14C es de 5730 años, por lo tanto, cada 5730 años
la relación 14C / 12C disminuye a la mitad. Esta variación en la relación permite que con
restos de cabello humano o animal, restos de madera, algodón, o todo lo que contenga
Carbono, sea posible datar la cantidad de 14C remanente. El límite de datación es de 60 mil
años.
 El Uranio-238 y el Potasio-40 se utilizan en geología, puesto que tienen vidas medias
superiores a 5 mil años, por lo que pueden usarse para determinar la edad de las rocas.
Reacción de formación del Carbono-14
Momia

37. 2) Radioisótopos: Los fenómenos radiactivos se utilizan con propiedad en muchas
ramas de la ciencia siendo la química, la física y la medicina, las con mayor
potencial de aplicación.
 En la medicina nuclear: principalmente en las imágenes médicas, para estudiar el
modo de acción de los medicamentos, entender el funcionamiento del cerebro,
detectar una anomalía cardiaca, descubrir las metástasis cancerosas, entre otras.
 En la industria: radiografías de aleaciones para detectar fallas, control de
producción midiendo espesor, control en el desgaste de los materiales, estudios de
detergentes, detección de filtraciones o fugas, generación de corriente eléctrica,
conservación de alimentos, esterilización de instrumentos quirúrgicos.
 En química: análisis por activación neutrónica para determinar vestigios de
impurezas (muy utilizado en ciencia espacial, geología, ecología, etc.).
 En la agricultura: aumentar la conservación de los alimentos, obtener, por
mutaciones, cereales más resistentes y productivos, estudiar mejor la
alimentación de los animales, aumentando la producción de leche, huevos, etc.

39. 3) Reactores nucleares: Son instalaciones físicas donde se produce, mantiene y controla una
reacción nuclear en cadena. Funcionan ocasionando la fisión y utilizando el calor
liberado para hacer hervir agua. Una turbina convierte este vapor en corriente eléctrica.
Si bien el proceso es simple, la dificultad consiste en mantener controlada la reacción,
para ello se utilizan varillas de carbono o boro (sistema de control), estas funcionan
atrapando neutrones, con lo cual consiguen amortiguar la fisión cuando es necesario. Si
algo falla el reactor puede explotar.
 A pesar de su utilidad, el uso de reactores de energía genera contaminación, ya que se
eliminan a la atmósfera grandes cantidades de material radiactivo proveniente de los
desechos nucleares, (elementos hijos del Uranio-235), además, se necesitan grandes
cantidades de agua para el funcionamiento del reactor, que se saca de lagos, ríos, incluso
del mar. Además el aumento de la temperatura del agua en un reactor causa
modificaciones en el ecosistema.
 En Chile hay un reactor nuclear en La Reina perteneciente a la Comisión Chilena de
Energía Nuclear (CCHEN), el cual está destinado a apoyar actividades de desarrollo
científico y tecnológico, fue concebido con fines de investigación y docencia y su objetivo
fundamental es producir radioisótopos o hacer estudios de materiales.
Reactor nuclear de La Reina

40. Funcionamiento de un reactor nuclear

41. 1. Emisiones radiactivas: son la energía que libera o irradia un átomo con núcleo
inestable. Esta energía puede ser del tipo natural o artificial, esto dependerá si
emite radiación de manera espontánea o si fue manipulada o intervenida para
que lo hiciera. Estas radiaciones se liberan en forma de partículas, las que
pueden ser de tres tipos:
 Partículas alfa: estas son positivas, corresponden a núcleos de Helio, presentan
poco poder de penetración y tienen gran capacidad ionizante.
 Partículas beta: estas son negativas, viajan a gran velocidad, son más penetrantes
que las alfa, provienen de la desintegración de un neutrón y son poco ionizantes.
 Partículas gamma: emite un fotón (sin carga ni masa), corresponde a una
radiación de alta energía y tasa de penetración, tiene lugar con isómeros nucleares
y no hay transmutación en los elementos.

42. 2) Desintegración radiactiva: es la liberación de los excesos de energía de los átomos
inestables con el fin de lograr una configuración estable. Existen 2 tipos:
 La emisión de positrones: se produce cuando un protón del núcleo se transforma
en un neutrón emitiendo una partícula denominada positrón.
 La captura electrónica: se produce captura electrónica cuando un electrón
proveniente de las capas más internas del átomo cae dentro del núcleo con lo cual
un protón se transforma en neutrón.
 La desintegración radiactiva también va de la mano con el concepto “vida media”,
el cual es el tiempo que tarda un elemento radiactivo en reducirse a la mitad de su
masa inicial, independiente de la cantidad de muestra (masa) radiactiva. Este
periodo varia de elemento en elemento pues cada uno posee su propio tipo de
emisión y vida promedio de desintegración.

43. 3) Fusión nuclear: Es una reacción nuclear en la que dos átomos se unen
para formar otro núcleo más pesado. En general esta unión va
acompañada con la emisión de partículas y se libera o absorbe una gran
cantidad de energía, lo que permite a la materia entrar en estado de
plasma . Ocurre naturalmente en las estrellas, sin embargo a pesar de que
produce energía más limpia y menos peligrosa que la fisión; no existen
reactores de fusión en la Tierra, debido a las altísimas temperaturas
(millones de grados Celsius) que es necesario alcanzar antes de poder
producir energía. Actualmente el proyecto más avanzado en fusión
nuclear es el ITER, que busca solucionar los problemas que se necesitan
resolver para hacer viable la generación de energía eléctrica por fusión. Se
espera que de los primeros resultados el 2050.

44. 4) Fisión nuclear: es la división del núcleo de un átomo, donde en general se liberan
electrones y grandes cantidades de energía. Puede ocurrir cuando un núcleo de un
átomo pesado captura un neutrón (fisión inducida), o puede ocurrir
espontáneamente debido a la inestabilidad del isótopo (fisión espontánea). También
pueden producirse reacciones nucleares en cadena, donde por lo menos un neutrón
liberado debe colisionar con otro átomo y así sucesivamente. Los principales
combustibles de fisión son el uranio y el polonio, los que debido a su gran tiempo de
vida media dejan libres desechos radiactivos durante miles de años en la Tierra,
contaminando los ecosistemas donde se encuentren.
5) Ejemplos de uso bélico y pacífico de la energía nuclear:
 Pacífico: En la arqueología, se usa el Carbono-14 para datar diversos objetos.
 Los radioisótopos son ampliamente utilizados en diversas áreas tales como medicina,
agricultura, física y química.
 Finalmente, los reactores de fisión nuclear son muy útiles para generar energía
eléctrica, pero son altamente contaminantes. Hay un gran riesgo en torno a los
reactores de fisión nuclear, ya que por alguna falla podrían explotar; matando a miles
de personas y dejando el terreno inutilizable durante miles de años.

45. Bélico:
 Hoy en día la radiactividad es una ciencia controversial ya que si bien ha sido
muy útil para la humanidad, también ha provocado grandes daños, ejemplo de
eso son todas las armas nucleares que se han creado con el objetivo de atacar y
defenderse; dentro de estas armas encontramos aquellas que utilizan la energía
nuclear de forma directa para el ataque o la defensa (como las bombas , etc.) y
aquellas que utilizan la energía nuclear para su propulsión, pudiendo a su vez
utilizar o no munición que utilice la energía nuclear para su detonación
(submarinos y aviones militares, etc.).

47. Bibliografía
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 TEXTO DEL ESTUDIANTE- QUÍMICA 3° - 4° MEDIO (María Isabel Cabello
Bravo, año 2013, págs. 384 y 385 imágenes, editorial calicanto, ministerio de
educación Gobierno de Chile)
 http://es.slideshare.net/niiirox/qm02-15-0413
 https://profegabyquimica.files.wordpress.com/2013/04/emisiones-atoc2a6c3bcmicas.
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 http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclear