Lic. Sergio L. Mosconi FUESMEN-CNEA Principios Físicos Lic. Sergio L. Mosconi FUESMEN-CNEA
Modelos Atómicos
Estructura Atómica
Estructura Nuclear
Tabla Periódica
Isótopos, Isóbaros e Isótonos
Tabla de Nucleídos (núcleos livianos)
Unidades de Energía MKS: Joule = Kg m / seg2 CGS: ergio = g cm/ seg2 eV = electron Volt KeV = 1000 eV MeV = 1000000 eV GeV = 1000000000 eV 1 eV = 1.602 *10-19 Joules
Interacciones nucleares
Interacciones
Átomo de Hidrógeno
Átomo de Hidrógeno
Átomo de Hidrógeno n=6 ,l=4 ,m=1 n=3 ,l=2 ,m=0
Modelos nucleares Modelo de la gota. Modelo de partículas independientes: Números mágicos: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, ... Modelo colectivo.
Modelos Nucleares M(Z,A) = MN + Z me – B(Z) masa del átomo M(Z,A) = ZMp + N Mn – B(Z,A) masa del núcleo B(Z,A) = ZMp + N Mn – M(Z,A) energía ligadura B / A Energía ligadura por nucleón Sn(A,Z) = B(Z,A) – B(A-1,Z) = M(A-1,Z) – M(A,Z) + Mn
Energía de ligadura B/A(MeV) Sn(MeV) 131Xe 8.41 6.6 132Xe 8.42 8.9
Energía de ligadura
Ley Semiempírica de Masas M(Z,A) = ZMp + N Mn – A + A2/3 + (A – 2Z)2 / A + Z2/ A1/3 + (A,Z) 12 A1/2 MeV para A par, Z impar y N impar (A,Z) = 0 para A impar -12 A1/2 MeV para A par, Z par y N par = 15.8, = 17.8, = 23.75 y = 0.71
Ley Semiempírica de Masas M(Z,A=cte) = a – bZ + dZ2 Donde a = A Mn c2 – A + A2/3 + A b = 4 + (Mn - Mp) c2 d = 4 / A + / A1/3 Zmin= b/2d
Decaimiento b+ y b-
Decaimiento b-
Decaimiento b+
Decaimiento b+ y b- 77 32Ge 77 33As + e- + e + 2.72 MeV - 77 34Se + e- + e + 0.68 MeV 77 36Kr 77 35Br + e+ + + 2.89 MeV + 77 34Se + e+ + + 1.36 MeV
Decaimiento b+ y b- 67Ga 68Ga 69Ga 67Zn 68Zn 69Zn 66Cu 67Cu 68Cu
Decaimiento b+ y b- - : M(Z,A) > M(Z+1,A) Q = M + : M(Z,A) > M(Z-1,A) + 2 me Q = M - 2 me c2 CE: M(Z,A) + me > M(Z-1,A) + Be Q = M - Be
Decaimiento a
Decaimiento M(Z,A) > M(A-4, Z-2) + M(2,4). 209 83Bi 205 81Te + + 3.11 MeV Q > 4 MeV
Decaimiento
Modelo partículas independientes Potencial de Wood-Saxon Interacción spin-órbita
Decaimiento g
Fusión Nuclear 3.5 MeV 14.1 MeV
Fusión Nuclear Fusion has the potential to produce large amounts of power without radioactive by-products. In this experiment energy equivalent to 1MW was produced for 2 seconds (1991)
Fusión M(Z1,A1) + M(Z2,A2) > M(Z,A) p + p 2H + e + + 0.42 Mev p + 2H 3He + + 5.49 Mev 2H + 3H 4He + n + 17.58 Mev
Fisión Nuclear
Fisión B(Z,A) < B(Z1,A1) + B(Z2,A2) inestable, con Z=Z1+Z2 y A=A1+A2 B(Z,A) > B(Z1,A1) + B(Z2,A2) estable
Tabla de Nucleidos
Tabla de Nucleidos
Tipos de Radiación quarks Protones Neutrones Partículas Alfa Electrones Positrones Neutrinos Rayos Gamma Rayos X quarks
Radiación Electromagnética
Desintegración Radiactiva
Desintegración Radiactiva -dN(t) = N(t) = A(t) dt Actividad o ritmo de desintegración de la población de átomos N al instante t. N(t) = No e-t A(t) = Ao e-t = Ao e-0.693t/T T = 0.693 / tiempo en el cual N(t) = No/2
Desintegración radiactiva
Unidades de Actividad MKS: Becquerel= Bq = desintegraciones / seg KBq = 1000 Bq MBq = 1000000 Bq Curie = Ci mCi = 0.001 Ci mCi = 0.000001 Ci 1 mCi = 37 MBq
Cadena de Desintegración Radiactiva Natural
Decaimiento en serie N1 l1 N2 l2 N3
Decaimiento en serie
Generador Mo99-Tc99m
Aniquilación
Creación de pares
Efecto Fotoeléctrico
Efecto Compton
Bremsstrahlung
Producción de rayos X
Tubo generador de rayos X
Emisión de rayos X
Atenuación
Dosimetría Ionizacion. Radiación Ionizante. Directamente ionizante. Indirectamente ionizante.
Exposición X = dQ / dm [X] = Coulomb / Kg [X] = Röntgen 1 R = 2.58 10-4 Coulomb / Kg
Dosimetría Dosis Absorbida (DT) = T / mT [DT] = Joules / Kg = Gray (Gy) 1 rad = 0,01 Gy = 1 cGy Dosis Equivalente (HT ) = WR .DT,R HT = R WR .DT,R [HT] = Joules / Kg = Sievert (Sv) 1 rem = 0,01 Sv = 1cSv
Factores de Ponderación de la Radiación
Dosimetría Dosis Efectiva (E ) = T WT .HT = T WT R WR .DT,R [E] = Joules / Kg = Sievert (Sv) 1 rem = 0,01 Sv = 1cSv
Factores de Ponderación de los Tejidos
Detectores Gaseosos
Dosis absorbida (rad) = f Exposición (R)
Detector de centelleo
Dosímetros Termoluminiscentes (TLD)
TLD
TLD
TLD
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