diumenge, 31 d’agost de 2008

La radiació i els seus efectes sobre la matèria

Abans de comentar la seguretat de les centrals nuclears, convé introduir el concepte de radiació i descriure els diferents tipus que existeixen per a una millor comprensió.
Radiació: "Propagació d'energia en forma d'ones electromagnètiques o partícules subatòmiques a través del buit o d'un medi material."
La radiació del primer tipus té el seu origen en els rajos X, els rajos gamma o els ultraviolats, per exemple, mentre que la radiació corpuscular és aquella trasmesa per les partícules subatòmiques a elevades velocitats, com les partícules alfa o els neutrons.
Si la radiació transporta energia suficient com per a ionitzar el medi s'anomena radiació ionitzant, mentre que si l'energia no és suficient, es tracta de radiació no ionitzant. Exemples de radiació ionitzant en són els rajos X i els rajos gamma, entre d'altres, i les ones de ràdio constitueixen un bon exemple de radiació no ionitzant.

En aquest article explicaré en detall la radiació produïda per la radioactivitat de les substàncies, com a introducció a l'article sobre la seguretat de les centrals.
Aquesta radiació pot ser classificada en tres tipus bàsics: alfa, beta i gamma.
La radiació alfa està constituïda per fluxos de partícules carregades composades per dos protons i dos neutrons, és a dir, tenen l'estructura del nucli del Heli. Aquesta radiació és ionitzant i molt energètica, encara que és poc penetrant. En emetre radiació alfa, un àtom perd 2 unitats de nombre atòmic i 4 unitats de massa atòmica.
La radiació beta està formada per fluxos d'electrons (beta -) o de positrons (beta +). És més penetrant que la radiació alfa però menys ionitzant. Quan un àtom emet radiació d'aquest tipus, perd o guanya una unitat de nombre atòmic.
La radiació gamma, en canvi, està formada per fluxos de fotons, és a dir, ones EM. És el tipus més penetrant de les radiacions conegudes, i usualment és molt energètica.
Segons aquesta classificació, podem veure que si un àtom emet radiació alfa o beta es transforma en un altre àtom diferent, mentre que si emet radiació gamma només perd energia. Els productes de l'emissió de radiació poden ser radioactius o no, formant així les sèries radioactives. Per a més informació sobre les sèries radioactives, podeu consultar el següent enllaç: Sèries radioactives.

En qualsevol punt del planeta estem sotmesos a irradiació per part de la radiació de fons, d'origen principalment natural, encara que les contribucions humanes són importants. Aquesta radiació de fons és generada pels materials radioactius naturals, pels rajos còsmics que arriben des de l'espai i pel Radó, un gas radioactiu generat naturalment per la Terra.
És d'un interés general, per tant, quantificar la intensitat d'aquesta radiació potencialment perillosa per tal de prendre mesures convenients que porten a una disminució de les dosis rebudes. Amb aquesta finalitat, es defineix la dosi absorbida i la dosi equivalent, amb unitats diferents però relacionades, i també l'activitat i el període de semidesintegració.

Pel que fa a la dosi absorbida, la unitat que s'usa és el Gray (Gy), equivalent a un Joule d'energia ionitzant per kilogram de material irradiat. Com que aquesta unitat és molt gran, s'utilitza el Rad (Röntgen Absorbed Dose), on 1 Gray = 100 Rad.
La dosi equivalent pren en consideració els diferents efectes de la radiació sobre la matèria irradiada, de tal manera que resulta més útil per a determinar l'efecte sobre els teixits vius. Aquesta dosi equivalent s'obté com el producte de la dosi absorbida per un factor (radiation weighting factor) , que és el que introdueix les correccions pels diferents efectes de les radiacions sobre els teixits. La seua unitat és el Sievert (Sv), que equival a 1 Joule per kilogram si el factor de correció és 1. Aquesta unitat és gran, i sovint s'utilitza el mSv i el uSv, 1.000 i 1.000.000 vegades més menut.
La radiació natural de fons adopta un valor mitjà de 2,4 mSv/any, mentre que el límit de supervivència està entorn dels 6 Sv (totals). Cal esmentar que aquests valors de dosi són acumulatius, i per tant, la dosi de radiació equivalent augmenta any rere any amb les irradiacions. Podeu consultar un llistat detallat dels efectes que provoca la irradiació en aquesta plana: Efectes de la irradiació.

Pel que fa a l'activitat i al període de semidesintegració o vida mitjana podem dir que la radioactivitat és un fenomen que es manifesta segons la següent llei exponencial:

A_t = A_0 \cdot e^{-\lambda \cdot t} \,\!
on A0 és l'activitat inicial dels nuclis radioactius i lambda és la inversa del temps mitjà de vida, i val el quocient entre l'activitat en desintegracions per segon i el nombre d'àtoms. Una lambda elevada implica molta activitat, i per tant un curt temps de vida del radioisòtop. L'anomenat període de semidesintegració pren el valor del quocient entre el logaritme neperià de 2 (ln 2) i la lambda, i representa el temps que requerix una quantitat de radioisòtop per a dividir la seua activitat per 2. L'activitat d'una mostra radioactiva es mesura en Becquerels (Bq), una unitat equivalent a una desintegració per segon.

Pel moment crec que és tot, en pocs dies publicaré l'article sobre la seguretat de les centrals nuclears modernes. Si després de llegir aquest article voleu deixar el vostre comentari, serà ben rebuda qualsevol opinió.

2 comentaris:

Unknown ha dit...

Article immillorable sobre la radiació, una vegada més t'has superat. Hi ha una cosa que no entenc, he estat llegint les taules de irradiació i fica que de 0,05 a 0,2 Sv "sense simptomes", però que els ciéntifics no es fiquen d'acord en si es pot produïr càncer o no. Segons has dit la irradació natural es de 4 Sv i les conseqüències segons les taules ja són d'una mortandad elevada. D'altra banda, m'ha sorprés molt el fet que la irradiació es acumulativa, però això ho explicaria tot, així s'explica l'augment significatiu de casos de càncer al món !

Axel ha dit...

Gràcies per la teua intervenció en primer lloc. Com bé has dit, els científics no es posen d'acord en si la radioactivitat pot provocar malalties a dosis reduïdes, ja que els estudis fins el moment són prou reduïts. En el teu comentari nomenes que la radioactivitat natural és de 4Sv/any, i cal apuntar que aquest no és el valor correcte, ja que s'estima en 2,4 mSv o 0,0024 Sv/any, valor significativament menor. Al llarg d'una vida mitjana de 80 anys, la dosi efectiva serà d'aproximadament 0,2 Sv, valor que queda dins del límit que actualment considerem segur.