El documento trata sobre la física nuclear y la radiactividad. Explica que la física nuclear estudia los procesos que ocurren en el núcleo atómico como la fisión y la fusión nuclear, las cuales liberan grandes cantidades de energía. También describe los diferentes tipos de radiación (alfa, beta, gamma) y sus propiedades, así como los efectos de la radiactividad en la salud y su aplicación en campos como la medicina nuclear.

1. RADIACTIVIDAD
FÍSICA NUCLEAR
Dra. Dolores Villanueva Zambrano

2. FÍSICA NUCLEAR
• Estudia el núcleo del átomo y los procesos que
ocurren en este
• La dinámica de estos procesos se explican por la
Energía nuclear liberada por el núcleo atómico
durante una reacción nuclear.
• Estas reacciones se basan en las fuerzas o
interacciones nucleares , que son de dos clases :
la fuerte y la débil
• Los dos fenómenos mas importantes con
desprendimiento de energía nuclear son : la
fisión nuclear, y la fusión

3. FISIÓN NUCLEAR
• Es la escisión del núcleo de un átomo
acompañada de la liberación de energía, se
produce en forma natural mediante fisión
espontánea y en forma artificial con el
bombardeo del núcleo con neutrones.
• La desintegración de los átomos, es el
FUNDAMENTO DE LA BOMBA ATOMICA

4. REACCIONES NUCLEARES EN CADENA
• En la fisión, algunos de los neutrones
liberados colisionarán con otros núcleos en el
isótopo, generando más fisiones, en una
reacción en cadena. La fisión del uranio-235
produce hasta dos millones de veces más
energía que la combustión de la misma masa
de carbón.
• A medida que el uranio-235 se fisiona, su
masa decrece gradualmente.

5. REACTORES DE FISIÓN
• UN REACTOR de fisión nuclear libera energía
en el interior de una central nuclear.
• En el centro del reactor hay varillas de uranio-
235 cuyos átomos se rompen en reacciones
nucleares en cadena.
• La energía generada por el reactor se utiliza
para convertir agua en vapor, que hace
funcionar una turbina.

6. FUSIÓN NUCLEAR
• La fusión es la unión de átomos ligeros a elevadas
temperaturas con lo que se obtienen átomos más
pesados y una gran liberación de energía.
• Es la energía que se forma en el sol de forma
natural y de forma artificial en la bomba de
hidrógeno o bomba H, para que se produzca
necesita muy altas temperaturas y energía para
conseguirlas, se investiga la fusión en frío que
sería la solución a los problemas energéticos

7. REACTORES DE FUSIÓN
• Se intenta desarrollar un reactor de fusión que
pueda utilizarse como una fuente segura e
inagotable de energía.
• El reactor calienta al deuterio hasta Tº, que
los e- se liberan y el gas se convierte en
plasma.

8. Radiactividad
• La radiactividad consiste en la emisión de partículas y
radiaciones de parte de los átomos de algunos elementos,
dicha emisión obedece a la energía nuclear.
• La radiactividad puede ser:
• Radiactividad natural:
• Es la que manifiestan los isótopos que se encuentran en la
naturaleza.
• Radiactividad artificial o inducida:
• Es la que ha sido provocada por transformaciones
nucleares artificiales.

9. Radiactividad natural
• En 1896 Becquerel descubrió que ciertas sales
de uranio emitían radiaciones
espontáneamente, al observar que velaban las
placas fotográficas envueltas en papel negro.

10. Radiactividad artificial
• Se produce la radiactividad inducida cuando se
bombardean ciertos núcleos estables con partículas
apropiadas.
• Fue descubierta por los esposos Curie, bombardeando
núcleos de boro y aluminio con partículas a .
• Las tres formas de radiación pueden ser separadas
por un campo magnético, ya que las partículas alfa,
cargadas positivamente, doblan en una dirección, las
partículas beta, negativas, en la dirección opuesta, y
la radiación gama, eléctricamente neutra, no dobla en
absoluto.
• Pierre y Marie Curie, efectuaron estudios en el polonio,
radio además del uranio y sustentaron su investigación

11. RADIACION
• LAS SUSTANCIAS
radiactivas están
compuestas por átomos
que tienen núcleos
inestables.
• Estos núcleos
espontáneamente liberan
materia y energía.
Radiactividad
Estructura Atómica:
Protón, Neutron
Fuerzas
F. Fuerte, F. Débil
Subparticulas
atómicas
Núcleo inestable:
Mayor numero de neutrones

12. Partícula beta negativa
RAYOS b
SON ELECTRONES
POCO CORPUSCULARES
CASI 300 000 Km/s
 ¨CORTA¨
PENETRANTES
USOS: INHIBICION DE
CRECIMIENTO EPITELIAL

13. Radiación Alfa
• 2 PROTONES + 2
NEUTRONES
• Una partícula alfa está
formada por dos
protones y dos
neutrones que actúan
como una única partícula

14. El efecto túnel de la física cuántica
• El efecto túnel consiste en que una partícula
pueda atravesar una barrera aparentemente
infranqueable, y la única manera de explicar
este efecto es apoyándose en la naturaleza
dual que presenta la materia, a este tamaño.
• Las partículas se comportan, indistintamente,
como ondas o como partículas, frente a
determinadas condiciones de contorno.

15. Los rayos gamma
• Los rayos gamma (fotones de alta energía) son
emitidos por el núcleo de un átomo tras sufrir
una desintegración radiactiva.
• La energía del rayo gamma corresponde a la
diferencia de energías entre el núcleo original
y los productos de la desintegración.
• Cada isótopo radiactivo emite rayos gamma
con una energía característica.

16. ENERGIA
ELECTROMAGNETICA
NO CORPUSCULARES
300 000 Km/s
MUY CORTA
MUY PENETRANTES
USOS: DESTRUCCION DE
TUMORES
RADIACION GAMMA

18. 2
4
U
239
92
Th
235
90
LEY DE SODDY
• Si un átomo de un elemento radioactivo
emite una partícula alfa, su núcleo
pierde dos cargas positivas y cuatro
unidades de masa, transformándose en
un átomo de un elemento situado dos
lugares antes que el primero en la tabla
periódica.

19. 2da LEY DE FAJANS DE LAS PARTICULAS 
• Si un elemento radioactivo emite una partícula
beta, su núcleo gana una carga positiva,
transformándose en un átomo de un elemento
situado un lugar después que el primero en la
tabla periódica.

20. Efectos biológicos
• El daño biológico por radiación puede manifestarse
directamente en el individuo que recibe la radiación o en su
progenie , pero el ADN es el blanco biológico mas critico,
produciendo cambios en el numero y estructura de los
cromosomas.
• En caso que el daño se manifieste en el individuo irradiado
se trata de un daño somático, es decir, el daño se ha
circunscrito a sus células somáticas. Por otro lado, el daño a
las células germinales resultara en daño a la descendencia
del individuo.
• Los efectos producidos por las radiaciones se clasifican
según su probabilidad de ocurrencia, en estocásticos y
deterministicos.

21. Efectos Estocásticos o Probabilísticos
• Efectos de la radiación que se producen por lo
general sin un nivel de umbral, cuya probabilidad es
proporcional a la dosis y cuya gravedad es
independiente de la dosis.
• Pueden ocurrir o no ocurrir. La inducción de un
cáncer, y los efectos hereditarios son de tipo
estocástico.
• Prevención: Dosis lo mas bajas posibles

22. Efectos No Estocásticos o
Deterministicos
• Efectos de la radiación para la que existe por lo
general una dosis umbral por encima de la cual la
gravedad aumenta.
• La severidad aumenta con la dosis y se produce a
partir de una dosis umbral. Las quemaduras,
hemorragias, diarreas e infecciones caen en esta
categoría.
• Prevención: No exceder las dosis umbrales definidas
para cada caso.

23. MEDIDA DE LA RADIACTIVIDAD
• EL CONTADOR Geiger-Müller, que lleva el
nombre de sus inventores, es un instrumento
que sirve para medir las emisiones de las
sustancias radiactivas.

24. METODOS DE PROTECCION
• Los métodos de protección contra la radiacion
ionizante deberá garantizar que la dosis se mantenga
por debajo de los limites establecidos previamente.
• La radiación ionizante en los tejidos irradiados.
produce efectos deterministicos y estocásticos
• El objetivo de la protección radiológica es evitar los
efectos deterministicos, fijando limites por debajo de
las dosis umbrales
• Los parámetros que intervienen en la disminución de
las dosis resultantes son : Distancia, Tiempo de
exposición y Blindajes

25. • a) Distancia. La intensidad de las radiaciones disminuye con el
inverso del cuadrado de la distancia, de manera tal que mientras
mas distante se este de la fuente radioactiva, menor será la dosis
recibida por el operador.
a) Tiempo de exposición, Cuando menor sea el tiempo empleado
en la operación, menor será la dosis recibida por el operador.
• Es muy importante que los trabajadores expuestos a radiaciones
ionizantes, estén muy bien entrenados y conozcan muy bien las
operaciones a realizar, con el objeto de permanecer el menor
tiempo posible y asi minimizar las dosis recibidas.
b) Blindajes, Consiste en interponer entre la fuente radiactiva y el
operador, un espesor suficiente de un material que absorba la
radiación, así esta sufrirá una disminución en su intensidad, o
atenuación en el caso de la radiación electromagnética y o
frenado, según en el caso
• Radiacion alfa : hoja de papel
• Radiacion Beta : madera, plastico
• Radiacion Gamma o Rayos X : Hormigon, Fierro , Plomo

26. FUNDAMENTOS DE RADIOTERAPIA
• La base de la radioterapia es la superior
capacidad de recuperación del tejido normal
con respecto al tejido tumoral tras la
radiación ionizante.
• Si la recuperación del tejido normal es similar
o inferior a la del tejido canceroso, se dice que
el tumor es radioresistente.

28. ISÓTOPOS
• Los isótopos, son átomos de un mismo
elemento, que se encuentran en el mismo
sitio de la tabla periódica pero tiene diferente
número másico.
• Los isótopos son los que tienen igual número
atómico pero diferente número másico. Por lo
tanto difieren en el número de neutrones.
• La mayoría de los elementos químicos poseen
más de un isótopo.

29. Los isótopos radiactivos artificiales
• Los radioisótopos se obtienen bombardeando
átomos existentes en la naturaleza con partículas
nucleares
• Por ejemplo, el azufre-35, un isótopo del azufre con
una masa atómica de 35, se puede crear a partir del
azufre-34 común.

30. ISÓTOPO: APLICACIONES
• 60Co
• Es un emisor de rayos gamma; se usan para destruir células cancerígenas. El
haz de rayos gamma se dirige al centro del tumor para que no dañe a tejidos
sanos.
• 131-I
• El paciente ingiere el I; este isótopo se usa para tratar el cáncer de tiroides. La
glándula tiroidea absorbe el yodo, pero emite demasiada radiaciones beta y
gamma.
• 123-I
• Es una fuente intensa de rayos gamma que no emite partículas beta dañinas;
muy eficaz para obtener imágenes de la glándulas tiroideas.
• 99Tc
• Emisor de rayos gamma; se inyecta en el paciente y este isótopo se concentra
en los huesos, de ahí que sea usado en radiodiagnóstico de huesos.

31. ISÓTOPO: APLICACIONES
• la fotografía de rayos gamma, al paciente se le
inyecta un isótopo que emita radiación
gamma y se recoge la radiación emitida, se
obtiene una foto de la zona deseada, como
por ejemplo el cerebro que se observa en la
fotografía

32. Tomografía de emisión
de positrones (TEP)
• Los isótopos emisores de positrones se
inyectan al paciente junto con glucosa, y se
aplican positrones desde un ciclotrón, los
choques producidos entre ellos producen
fotones que generan imágenes

33. Tomografía de emisión
de positrones (TEP)
• La imagen sigue el flujo sanguíneo en forma
dinámica observándose procesos metabólicos
de los tejidos.
• Se usa para el dx:
• tumores cerebrales
• enfermedades mentales.

34. RADIOFARMACOS
• Sustancias que por sus características químicas y
su emisión radiactiva se utilizan para fines de:
• Investigación de procesos metabólicos
• Diagnostico y Tratamiento
• Técnicas centellográficas
• Radioinmunoensayo
• Dinámica de fluidos
• Se obtienen de forma artificial
• Ejemplo: Yoduro de sodio radiactivo 131

35. RADIACIÓN NATURAL
• Es la radiación a la cual estamos expuestos
cotidianamente.
– Se consideran 2 fuentes:
• Fuentes Externas: Rayos Cósmicos
• Fuentes Internas: Rayos Gamma terrestres
Rayos Cósmicos:
conformados por variedad de elementos como protones,
partículas alfa, Estos rayos al “chocar” contra la atmósfera
producen radiación secundaria como el tritio, el carbono 14

36. Rayos Gamma Terrestres
• Provienen del decaimiento de los isótopos de
la corteza terrestre y en el agua
• La exposición a estos rayos depende de la
geología local
• En cantidades muy exiguas forman parte del
ciclo vital

37. Radon
• Se presenta como gas noble y como integrante
del material de construcción (cemento)
• Representa el 50% de las fuentes radiactivas
naturales
• Medidas de precaución en las viviendas -
ventilación

38. RADIACIÓN NATURAL
• Se mide con contadores: “La actividad del cuerpo
radiactivo es el nº de desintegraciones de sus
átomos en un segundo”
• Unidad de medida: Becquerel (Bq)
• 1 lto de agua _60Bq
• Un niño < de 5 años _600 Bq
• Un adulto de 70 K _10,000 Bq
• 1 Tn de granito _7 – 8 millones Bq
• 1 gramo de radio _37 millones Bq

39. IRRADIACION DE ALIMENTOS
• se irradian los alimentos con el objetivo de
mejorar su conservación.
• Se les aplica una dosis entre 0.4 a 10 kGy
• Para ello se usan rayos gamma (fuente
Cobalto 60), rayos X o haces de electrones (10
MeV).
• Con la irradiación lo que se persigue es
eliminar las bacterias, virus, microorganismos
e insectos presentes en la comida.

40. IRRADIACION DE ALIMENTOS
• se pretende modificar el DNA de microorganismos de
forma que no se puedan regenerar o reproducir
evitando así que los alimentos degeneren.
• A este proceso se lo denomina “pasteurización fría”
• la diferencia entre radiactivo e irradiado, el que el
alimento haya sido irradiado no lo hace radiactivo.
• La irradiación de alimentos es un método de eliminar
bacterias que esta aprobado por los Estados
Unidos (USDA y FDA) y la Comisión Europea aunque
por el momento en Europa está mas bien limitado a la
irradiación de especias.