En el siguiente
enlace se puede consultar una explicación sobre la cuantificación de la
radiación.
A
continuación se resuelve el ejercicio propuesto en el enlace anterior.
Ejercicio:
Elegid
dos fuentes de radiactividad (al menos), una natural y una artificial, y buscad
los valores de actividad que poseen (o de dosis que producen). Comparar los
posibles efectos biológicos de la exposición a esas fuentes.
Fuente
artificial:
La fuente
de radiactividad elegida como fuente artificial es el Plutonio 238 (238Pu).
Se
considera el material es una esfera con una masa de 1 kg. Para calcular el
número de átomos que hay en este material se utiliza el número de Avogadro:
A partir de la ecuación que relaciona la
actividad radiactiva y el número de átomos radiactivos, se puede obtener la
actividad de 1 kg de Plutonio 238:
donde:
- A: actividad radiactiva
- λ: constante de desintegración radiactiva
- N: número de átomos radiactivos
- T: periodo de semidesintegración
Como la actividad se define como el número de
desintegraciones por segundo y la desintegración del Plutonio 238 es por
emisión de particular α, se puede interpretar que en 1 kg de Plutonio 238 se
desintegran 6,342·1014 partículas α en un segundo.
La
desintegración de una partícula α produce una energía de 3.727,378 MeV (Fuente),
fácilmente calculable con la ecuación E = m·c2.
La energía que produce 1 kg de Plutonio 238 en un segundo es 378.754,24 J/seg.
Considerando que le afecta la mitad del ángulo solido de radiación producido por la esfera de plutonio 238, la radiación que absorbe es la mitad que la que produce 1 kg de plutonio 238, es decir, 189.377,12 J/seg. Esta energía se podría registrar a una distancia de cero metros, pero hay que tener en cuenta que decae exponencialmente con la distancia por la facilidad de la partículas alfa para interactuar con la materia.
Además, suponemos
que el sujeto al que le afecta la radiación tiene una masa de 70 kg y la radiación
se reparte uniformemente en toda su masa. Por tanto:
Para hallar la dosis equivalente, hay que multiplicar
el valor de dosis absorbida por un factor WR, que por tratarse de emisión
de partículas α, el factor es 20.
La
dosis letal para una persona es 10 Sv máximo, por lo que deducimos que el
sujeto tiene una esperanza de vida 184,8 us.
Fuente natural:
La
fuente de radiactividad elegida como fuente natural es 1 kg de plátano.
1
kg de plátano tiene 4 gramos de potasio (k). Se sabe que el potasio natural
tiene 0,012% de potasio radiactivo (40K), por lo que la cantidad de
potasio radiactivo que posee 1 kg de plátano es 48 mg.
La
actividad de 1 kg de plátano es 120,4 Bq y la dosis absorbida es 1,1·10-8 Gy/seg. El factor por el que hay que multiplicar para obtener la dosis equivalente es 1, ya que la emisión es de partículas beta. Por tanto, la dosis equivalente es de 1,1·10-8 Sv/seg.
Se puede observar que la dosis absorbida por 1 kg de plátano es muchísimo menor que la dosis absorbida por 1 kg de plutonio 238.
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