FENÓMENOS NUCLEARES II CLASE 7 FENÓMENOS NUCLEARES II

HABILIDADES Reconocimiento . Comprensión. Aplicación.

CONTENIDOS Vida media. Fisión nuclear. Fusión nuclear.

Conocer y aplicar el concepto de vida media. OBJETIVOS Conocer y aplicar el concepto de vida media. Conocer el concepto de fusión nuclear. Conocer el concepto de fisión nuclear.

Vida media(λ) Es el tiempo necesario para desintegrar la mitad de los átomos radioactivos existentes en una muestra dada. Radioisótopo Vida media 86Rn220 55,6 segundos 84Po218 3,08 minutos 43Tc95 20,0 horas 90Th234 24,1 días 38Sr90 29,1 años 6C14 5715 años 92U238 4,46 billones de años

Torio 234 24´1 días Beta y Gamma Radio 226 1620 años Alfa y Gamma ELEMENTO SEMIVIDA TIPO DE DESINTEGRACIÓN Uranio 238 4´51x109 años Alfa Uranio 234 2´48x105 años Alfa Torio 234 24´1 días Beta y Gamma Radio 226 1620 años Alfa y Gamma Radón 222 3´82 días Alfa Polonio 218 3´05 minutos Alfa Polonio 214 1´64x10-4 segundos Alfa

Vida media Tiempo (min) Cantidad de átomos radiactivos presentes 100 100 10 50 20 25 30 12,5

Vida media(λ) Se dispone de 16 g de un isótopo radioactivo, cuya vida media es de 15 dias. Después de 60 días, la cantidad residual del mismo será: 16,0 g iniciales 15 días 15 días 15 días 8,0 g 4,0 g 2,0 g (30 días) (45 días) 60 días 15 días Después de 4 vidas medias (60 días) queda 1,0 g de isótopo radioactivo. 1,0 g

Vida media(λ) Veinte gramos de un isótopo radioactivo se degradan a cinco, transcurridos 16 años. La vida media del isótopo es: 20,0 g iniciales 1 λ 2 λ 10,0 g 5,0 g 16 años La vidas medias del isótopo radioactivo es de 8 años.

Fusión nuclear Ocurre cuando se unen núcleos más ligeros para formar núcleos más pesados y más estables, generándose grandes cantidades de energía. Una reacción típica de fusión nuclear ocurre en el sol. En el sol, se unen dos núcleos de Hidrógeno para formar un núcleo de Helio.

Fusión nuclear La fusión de los átomos de Hidrógeno libera cuatro veces más energía por gramo que lo emitido en la fisión nuclear. El proceso requiere de elevadas temperaturas (10.000.000º K), para vencer las fuerzas de repulsión entre núcleos y lograr que éstos se fusionen. 1H2 + 1H3  2He4 + 0n1 + Energía

Fusión nuclear

Fisión nuclear 92U235 + 0n1 → 56Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 Es la división de un núcleo pesado en dos núcleos más livianos. Éstos son más estables, tienen mayores energías de enlace y en el proceso se libera energía. 92U235 + 0n1 → 56Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 + 1,9 x 1010 kj.

Fisión nuclear La reacción de fisión produce más neutrones de los que se necesitan al inicio. En este hecho se basa la sustentabilidad de la reacción. El bombardeo con un solo neutrón produce 3 neutrones capaces de inducir otras reacciones de fisión, generando una reacción en cadena. Los procesos de fisión nuclear se llevan a cabo en reactores nucleares.

Fisión nuclear

Reactores nucleares Un reactor nuclear es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena

Partes de un Reactor nuclear 1. Núcleo 2. Barras de control 3. Generador de vapor 4. Presionador 5. Vasija 6. Turbina 7. Alternador 8. Bomba 9. Condensador 10. Agua de refrigeración 11. Contención del hormigón

Tipos de reactores nucleares Reactores de investigación: utilizan los neutrones generados en la fisión para producir radioisótopos o bien para realizar diversos estudios de materiales. Reactores de potencia: utilizan el calor generado en la fisión para producir energía eléctrica, desalinización de agua de mar, calefacción, o bien para sistemas de propulsión.

Seguridad en los reactores nucleares Toda central nuclear se diseña y construye bajo el concepto de seguridad a ultranza, es decir, se privilegia ante todo la seguridad de toda instalación. El sistema de control está constituido por las barras de control y por diversa instrumentación de monitoreo. El sistema de contención esta constituido por una serie de barreras múltiples que impiden el escape de la radiación y de los productos radiactivos.

Ciclo del combustible nuclear Son todos los procesos por los cuales se somete al Uranio desde que se extrae de la Tierra hasta su utilización en el reactor y su posterior reelaboración o de su almacenamiento como residuo.

Ciclo del combustible nuclear Etapas del ciclo: Minería y concentración del uranio. 2. Conversión y enriquecimiento. 3. Fabricación de elementos combustible. 4. Uso de un combustible en un reactor. 5. Reelaboración. 6. Almacenamiento de residuos.

Usos pacíficos de la energía nuclear La energía nuclear es utilizada en diversas áreas del quehacer científico y productivo del hombre. Estas se pueden clasificar en: Agricultura y alimentación. Hidrología Medicina. Medio ambiente industria e investigación.

otro isótopo, el yodo-132, se usa para producir imágenes del cerebro; EN MEDICINA el sodio-24, que inyectado al torrente sanguíneo como una solución salina puede ser monitoreado para rastrear el flujo de sangre y detectar posibles constricciones u obstrucciones en el sistema circulatorio. El yodo-131 se ha utilizado para probar la actividad de la glándula tiroides; otro isótopo, el yodo-132, se usa para producir imágenes del cerebro; el cobalto-60, para la destrucción de tumores cancerosos; el arsénico-74, para localizar tumores cerebrales; el cobalto-58, para la determinación del nivel vitamínico B; el cromo-51, para la estimación de volúmenes de líquidos del cuerpo; el fósforo-32, para la detección de cáncer en la piel; el hierro-59, para calcular la rapidez de formación de glóbulos rojos y el oro-198, para el cáncer de próstata.

EFECTO DE LAS RADIACIONES EN LOS SERES VIVOS Son a largo plazo Excitación: electrones Ionización: EFECTO DE LAS RADIACIONES EN LOS SERES VIVOS

GRAY(Gy): absorción de 1 J de E por Kgr de tejido RAD: medicina nuclear Rem o Sievert(Sv): daño biológico de acuerdo ala cantidad de radiación absorbida UNIDADES DE RADIACION

USOS PACIFICOS DE LA E. N Reactores nucleares Medicina Irradiación de alimentos Datación arqueológica USOS PACIFICOS DE LA E. N

USO BELICO DE LA E.N BOMBAS NUCLEARES 1 KILOTÓN = 1.000 TON DE TNT 1 MEGATÓN = 1.000.000 TON DE TNT USO BELICO DE LA E.N

1. Los isótopos son parejas de átomos que se caracterizan por A) poseer igual número de neutrones. B) poseer igual número másico. C) poseer distinto número atómico, pero igual número másico. D) poseer igual número atómico, pero distinto número másico. E) poseer igual número atómico e igual número másico.

2. Señale la alternativa correcta con respecto a las partículas gamma 2. Señale la alternativa correcta con respecto a las partículas gamma. I. Destruyen el papel, quemándolo. II. No son capaces de atravesar una superficie plástica. III. Producen efectos genotóxicos en los organismos vivos. A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo I y II E) Sólo I y III

3. El proceso de fusión nuclear implica A) la unión de dos átomos pequeños. B) la desintegración de un átomo pequeño. C) la ruptura de un átomo de elevado peso atómico. D) la unión de dos átomos de elevado peso atómico. E) la desintegración espontánea de un núcleo

4. La vida media del isótopo radioactivo 25 Na 11 es de 1 minuto. ¿En cuántos minutos 12 gramos de ese isótopo se reducen a 3 gramos? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

5. Una estrella es una fuente impresionante de energía, la cual se origina mediante un proceso conocido como A) fisión nuclear. B) transmutación. C) fusión nuclear. D) emisión radioactiva. E) reacción en cadena.

6. Las partículas alfa se pueden reconocer porque I. corresponden a núcleos de helio (He). II. tienen carga positiva. III. tienen bajo poder de penetración en las células. A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo I y II E) I, II y III

7. El concepto de “vida media” se refiere al tiempo necesario para que A) la mitad de la masa de una sustancia determinada se desintegre. B) la cuarta parte de la masa de una sustancia determinada se desintegre. C) la totalidad de la masa de una sustancia determinada se desintegre. D) un elemento no radioactivo se transforme en uno radioactivo. E) Ninguna de las alternativas es correcta.

8. ¿Cuál de las siguientes alternativas corresponden a una serie radioactiva? A) Ga, In, Tl B) Ni, Pd, Pt C) U, Th, Pa D) Se, Te, Po E) Sr, Ba, Ra

9. Determine la partícula (X) que falta en la siguiente reacción nuclear: 15 7 N + 11H X + 12 6C A) partícula beta. B) partícula alfa. C) rayo gamma. D) neutrón. E) positrón.

10. ¿Cuáles son las características de una reacción de fisión nuclear 10. ¿Cuáles son las características de una reacción de fisión nuclear? I. Estas reacciones sólo se pueden realizar en el sol. II. Es la ruptura de un núcleo de elevado peso atómico en dos núcleos de menor masa. III. Estas reacciones se pueden realizar en un reactor nuclear de manera controlada. A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo I y II E) Sólo II y III

11. El isótopo del carbono, es decir, el carbono – 14 se puede utilizar para determinar la data de I. una punta de flecha de piedra. II. una vasija de barro zoomorfa de la cultura diaguita. III. una momia maya encontrada en la península de Yucatán. IV. una vid centenaria que aún produce frutos. A) Sólo I B) Sólo II C) Sólo III D) Sólo IV E) I, II y III

12. La bomba atómica, caracterizada por su insuperable peligrosidad, se basa en el principio nuclear de A) ionización. B) fusión nuclear. C) fisión nuclear. D) transmutación. E) inestabilidad.

13. Señale la alternativa correcta con respecto a las partículas alfa: A) Se desvían hacia la placa negativa del campo magnético. B) Se desvían hacia la placa positiva del campo magnético. C) No sufren desviación en un campo magnético. D) Tienen un gran poder de penetración. E) Están formadas por haces de electrones.

14. Los núcleos de átomos que presentan carácter radioactivo tienen un número atómico: A) Entre 20 y 35. B) Entre 30 y 45. C) Entre 40 y 55. D) Entre 60 y 80. E) Mayores que 83.

15. Con respecto a una serie radioactiva, señale la alternativa falsa 15. Con respecto a una serie radioactiva, señale la alternativa falsa. A) Corresponde a una serie de reacciones nucleares de decaimiento. B) Son procesos exergónicos. C) Dan lugar a la obtención de un núcleo estable. D) Liberan partículas alfa, beta y gamma. E) Son procesos endergónicos.

Solucionario Guía QQE - 103 Pregunta Alternativa Habilidad 1 D Análisis 2 E Conocimiento 3 A Comprensión 4 B Aplicación 5 C 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Acerca del concepto y la aplicación de “vida media”. Usted aprendió Acerca del concepto y la aplicación de “vida media”. El concepto de fusión nuclear. El concepto de fisión nuclear.

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