Fenómenos Nucleares y Radiación: Conceptos Fundamentales en Química
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Fisión Nuclear
La fisión nuclear es la división del núcleo de un átomo pesado, al ser bombardeado por una gran cantidad de neutrones a una cierta velocidad. Producto de esta división o escisión, el átomo se separa en dos fragmentos, acompañados de una emisión de radiación y la posterior liberación de 2 o 3 neutrones, y de una gran cantidad de energía. Posteriormente, se realiza una reacción en cadena donde los neutrones que se escapan de la fisión se encuentran en condiciones de fisionar a otros átomos de núcleos pesados. En esta fisión se utilizan comúnmente los núcleos de uranio-235, y este proceso permite el funcionamiento de los reactores nucleares.
Fusión Nuclear
La fusión nuclear se produce cuando dos núcleos atómicos muy livianos se unen, formando un núcleo atómico más pesado y de mayor estabilidad. Estas fusiones liberan energías a niveles tan elevados que se estudia la posibilidad de cómo puedan ser confinadas sus reacciones por parte del ser humano. Para lograr su estabilidad, los núcleos se pueden fusionar utilizando energía térmica o aceleradores de partículas, con el fin de aumentar la velocidad de las partículas para vencer las fuerzas de repulsión electrostática existentes entre ellas. Esta fusión solo se da de forma natural en el Sol y en estrellas que poseen mezclas de gases calientes, atrapadas por la fuerza de gravedad estelar.
Actividad Radiactiva Nuclear
La actividad radiactiva nuclear corresponde al número de desintegraciones nucleares que se producen en una cierta cantidad de material radiactivo por unidad de tiempo.
Radiación Alfa (α)
La radiación alfa es un conjunto de 2 protones y 2 neutrones; corresponden al núcleo de un átomo de helio (4He2+). Estas partículas se eyectan del núcleo de un átomo radiactivo altamente pesado, con alto peso atómico, como el uranio, torio y radio. Su núcleo se caracteriza por ser rico en neutrones (habiendo más que protones), siendo muy inestable. Al emitir una partícula alfa, cambia la composición del núcleo, perdiendo 2 protones y 2 neutrones, lo que implica una transmutación de los elementos. Sus partículas poseen un corto recorrido (de aproximadamente 2 cm en el aire), pero sus efectos son severos si ingresa al organismo y es metabolizado por este, produciendo una irradiación interna. Puede ser detenida por una hoja de papel.
Radiación Beta (β)
La radiación beta posee partículas del tamaño de un electrón, siendo expulsadas por el núcleo de un átomo radiactivo durante su desintegración atómica. Posee carga negativa y una masa muy pequeña. Poseen mayor poder de penetración que la radiación alfa, pero menos energía asociada para ionizar otros átomos. Su peligrosidad se debe a que pueden ser ingeridas o inhaladas.
Radiación Gamma (γ)
La radiación gamma es una radiación de tipo electromagnética. No posee partícula ni masa. Posee alto poder energético y de penetración, atravesando el cuerpo humano. Se debe emplear un blindaje especial (como plomo o hormigón) para detenerla. Su energía es desprendida de un átomo pesado. Se usa para realizar ensayos de gammagrafía, donde no se destruye el material, siendo muy ionizante.
Rayos X
Los Rayos X son una radiación de tipo electromagnética. Poseen alto poder energético y de penetración. Su energía proviene de la corteza del átomo, surgiendo fenómenos de tipo extranuclear a nivel de su órbita electrónica, la cual se produce por la desaceleración de electrones. Se generan cuando un haz de electrones, tras ser acelerado por un diferencial de potencial eléctrico, choca con una placa de material de número atómico elevado, emitiendo radiación X.
Radiación de Neutrones
La radiación de neutrones se caracteriza por ser una energía proveniente del espacio exterior, debido a las colisiones entre átomos en la propia atmósfera o debido a desintegraciones radiactivas espontáneas o artificiales dentro de los reactores nucleares. Poseen una masa aproximadamente 4 veces menor que las partículas alfa y carecen de carga electrónica. Poseen una alta energía y son muy penetrantes al no sufrir alteración con la materia que van atravesando. La detención de esta radiación se logra con gruesas capas de hormigón, plomo y agua.