Fuentes Naturales de Radiaciones Ionizantes

Osvaldo Piones Olmos

Origen de las Radiaciones

Origen de las Radiaciones

LA VIDA SE HA DESARROLLADO EN UN AMBIENTE RADIACTIVO

Se necesita determinar los niveles radiolgicos de fondo para conocer los rangos aceptables de radiacin y los incrementos antropognicosLa radiactividad ambiental por lo tanto est compuesta de :

FUENTES NATURALES FUENTES ARTIFICIALES

Radiactividad NaturalLA RADIACTIVIDAD NATURAL APORTA LA MAYOR CONTRIBUCION A LA DOSIS COLECTIVA DE LA POBLACION MUNDIAL

Las fuentes u orgenes de la radiacin natural son :

Radiacin Csmica Radionucledos Cosmognicos Radionucledos Primordiales

Radiacin CsmicaLOS RAYOS CSMICOS TIENEN ORIGEN GALCTICO, CREADOS FUERA DEL SISTEMA SOLAR

En nuestra galaxia, tienen un tiempo medio de residencia de alrededor de 200 millones de aos,siendo contenidos por el campo magntico interestelar.

Es radiacin de alta energa ( 2000 MeV )

Radiacin Csmica

Protones(87%), Partculas Alfa(11%), Ncleos de Bajo Z entre 4-26 (1%) y Electrones de baja energa(1%)

Galctica PrimariaPrimaria Solar (protones de 10 MeV y Partculas Alfa)Secundaria (protones,neutrones,piones,kaones, etc )

Los p y los n son los principales contribuyentes a la Dosis, en las capas superiores. A nivel del mar, los mesones aportan el 80% y los electrones el 20% de la dosis.

Radiacin Csmica

Radionucledos Cosmognicos Se producen por interaccin de ncleos estables, presentes en la Atmsfera y corteza terrestre con partculas subatmicas (p y n) provenientes de la radiacin csmica secundaria.

Ncleo Bombardeo Ncleo Part.Subat Blanco + p,n, ----------------> producto + radiacin g

Los principales son: Tritio, Berilio 7,Carbono 14 y Sodio 22La dosis proveniente de estos radionucledos se produce principalmente va irradiacin interna

Radionucledos CosmognicosRADIONUCLEIDO SEMIPERIODO CONCENTRACION RADIACION PRINCIPAL TROPOSFERICA Bq/Kg AIRE Y ENERGIA (MeV)3H 12 a 1.2 x 10-3 b-: 0.01867Be 53 d 1 x 10-2 b-: 0.47710Be 1,6x10-6 a 1.2.x 10-9 b-: 0.55514C 5730 a 1.3 x 10-1 b-: 0.15622Na 2.6 a 1.1 x 10-6 b+: 0.545 g1.0824Na 15.0 h --- b-: 1.4 g:1.37, 2.7532P 14 d 2.3 x 10-4 b-: 1.71 33P 24 d 1.3 x 10-4 b-: 0.24635S 88 d 1.3 x 10-4 b-: 0.16736Cl 31x105 a 2.5 x 10-10 b-: 0.7138S 2.87 h --- b-: 1.1 g:1.8 38Cl 37 m --- b-: 4.91 g:1.60, 2.1739Cl 55 m --- b-: 1.91 g:0.25,1.27,1.52

a : ao b : da h : hora

Radionucledos PrimordialesOrigen : Estn presentes en la corteza terrestre y sus aguas desde el origen de la Tierra(4.5x 109 aos)

Se pueden separar en dos grupos :

Radionucledos que presentan UNA etapa de decaimiento para llegar a convertirse en un nucledo estable.

Radionucledos que presentan VARIAS etapas de decaimiento, a travs de hijos radiactivos para convertirse en un nucledo estable.

Radionucledos PrimordialesUna etapa de decaimientoSlo el K- 40 y el Rb- 87 contribuyen a la dosis por radiacin natural.

K - 40--------------------------> Ca - 40 (estable) + radiacin

T1/2= 1,28x 109 a Emisor Beta y Gamma,produce irradiacin externa e interna.Abundancia isotpica de 0,0118% actividad especfica de 31,6 Bq/g de Potasio.

Para un adulto macho promedio 70 Kg de peso existe entre 1-2,5 g por Kg de peso, por lo tanto la Actividad corporal debida a K-40 es de ~ 4400 Bq

Radionucledos PrimordialesRADIONUCLEIDOABUNDANCIA %SEMIPERIODORADIACION PRINCIPAL Aos Y ENERGIA (MeV)40K 0.012 1.26 x 109b-: 1.33 g 1.4650V 0.25 6 x 1015b-: 0.78 g 1.5587Rb 27.9 4.8 x 1010 b-: 0.28115In 95.8 6.0 x 1014 b-: 0.48123Te 0.87 1.2 x 1013138La 0.089 1.12 x 104b-: 0.21 g 0.81,1.43142Ce 11.07 >5 x 1016a144Nd 23.9 2.4 x 1015a 1.83147Sm 15.1 1.05 x 1011a 2.23148Sm 11.27 >2 x 1014a149Sm 13.82 >1 x 1015a152Gd 0.20 1.1 x 1014a 2.1156Dy 0.062 >1 x 1018174Hf 0.163 2 x 1015a 2.5176Lu 2.6 2.2 x 1010 b- : 0.43 g 0.089,0.203, 0.306 180Ta 0.012 >1 x 1012187Re 62.9 4.3 x 1010b- : 0.003190Pt 0.013 6.9 x 1011a 3.18

Concentracin Promedio de Radionucledos en el Hombre

Radionucledo Actividad especfica promedio

K - 40 60 Bq/KgRb - 87 8.5 Bq/KgRa - 226 3mBq/Kg (170mBq/Kg de hueso)U - 238 1 mBq/KgC - 14 40 Bq/KgH - 3 0.4 Bq/Kg

Promedio para un hombre de 70 kilos : 7600 Bq

Radionucledos Primordiales

Varias etapas de decaimiento

Los radionucledos primordiales componentes de 3 series o familias naturales de desintegracin radiactiva

Serie del Uranio : U - 238 -------> Pb-206 (estable)Serie del Torio : Th - 232 -----> Pb- 208 (estable)Serie del Actinio : U - 235 ------> Pb- 207 (estable)

Existi una cuarta serie la del Neptunio, originada por el Pu-241, sin embargo debido a la corta vida media de sus componentes, estos desaparecieron quedando como sobreviviente el Bi-209 ( 2 x 1018a )

Radionucledos Primordiales

238 U(4,47 109 a

234 Th(24,1 d)

234m Pa(1,17 m

234 U(2,45 105 a)

-

230 Th(8,0 104 a)

226 Ra(1600 a)

222 Rn(3,82 d)

- -

218 Po(3,05 m)

214 Pb(26,8 m)

Serie de desintegracin del uranio-238. Los radionucleidos producidos en menos del 1 % de las transformaciones del nucleido predecesor no se representan

- -

214 Bi(19,7 m)

214 Po(1,6410-4 s)

- -

210 Pb(22,3 a)

210 Bi(5.01 d)

- -

210 Po(138,4 d)

- -

206 Pb(Estable)

a : ao d : da m : minuto s : segundo

232 Th(1,41 1010 a

228 Ra(5,76 a)

228 Ac(6,13 h)

228 Th(1,91 a)

-

224 Ra (3,66 d)

220 Rn (55 s)

- -

216 Po (0,15 s)

212 Pb(10,6 h)

Serie de desintegracin del Torio-232.

- -

212 Bi(60,6 m)

208 Tl(3,05 m)

- -

212 Po(3,04 10 -7 s)

- -

208 Pb(Estable)

36 %

64 %

a : ao d : da h : horam : minuto s : segundo

235 U(7,04 108 a)

231 Th(25,52 h)

231 Pa(3,28 104 a)

227 Ac(21,77 a)

-

223 Ra(11,43 d)

219 Rn (3,96 s)

- -

215 Po(1,78 ms)

211 Pb(36,1 m)

Serie de desintegracin del Actino o serie de decaimiento del Uranio-235.

211 Bi(2,14 m)

207 Tl(4,77 m)

- -

- -

207 Pb(Estable)

227 Th(18,72 d)

a : ao d : da h : hora m : minuto s : segundoms

Radionucledos Primordiales

Serie U-238 :Rn-222 es un gas radiactivo con T1/2 de 3,82 das y sus productos de decaimiento de semiperodo corto (Po-218, Pb-214, Bi-214 y Po-214).

Est presente en suelos, rocas, materiales de construccin y aguas termales.

La concentracin es 10 veces mayor en el interior que en el exterior de los edificios.

Radionucledos PrimordialesSerie U-238 :Rn-222 (Pb-210, Bi-210, Po-210 )principal fuente exhalacin de los constituyentes de la corteza, importante en las erupciones volcnicas.

Para los NO fumadores se asume una concentracin anual de 4Bq(Pb-210) y 0,3 Bq (Po-210)

Un cigarrillo aporta 20mBq (Pb-210)15 mBq (Po-210) que son voltiles a temperatura de quemado.

20 cigarrillos /da : 15Bq (Pb-210) y 20Bq (Po-210

Radionucledos Primordiales

Radionucledos Primordiales

Radionucledos Primordiales

232 Th(1,41 1010 a

228 Ra(5,76 a)

228 Ac(6,13 h)

228 Th(1,91 a)

-

224 Ra (3,66 d)

220 Rn (55 s)

- -

216 Po (0,15 s)

212 Pb(10,6 h)

Serie de desintegracin del Torio-232.

- -

212 Bi(60,6 m)

208 Tl(3,05 m)

- -

212 Po(3,04 10 -7 s)

- -

208 Pb(Estable)

36 %

64 %

a : ao d : da h : horam : minuto s : segundo

Radionucledos Primordiales

235 U(7,04 108 a)

231 Th(25,52 h)

231 Pa(3,28 104 a)

227 Ac(21,77 a)

-

223 Ra(11,43 d)

219 Rn (3,96 s)

- -

215 Po(1,78 ms)

211 Pb(36,1 m)

Serie de desintegracin del Actino o serie de decaimiento del Uranio-235.

211 Bi(2,14 m)

207 Tl(4,77 m)

- -

- -

207 Pb(Estable)

227 Th(18,72 d)

a : ao d : da h : hora m : minuto s : segundoms

Niveles de radiactividad natural en distintos materialesConcentracin total (alfa + beta/gamma)

De 100-400 Bq/kg Ms de 400 Bq/kg Cereales, patatas T, Caf Carne,aves, pescado hongos desecados Algunas hortalizas,nueces nueces de Brasil Algunos frijoles, crustceos algunas aguas Variedades de rocas,ladrillos suelos, hormign Cemento, arena, gravilla cenizas volantes Libros fertilizantes Carbn

Zonas con alta actividad (Bq/kg) por radionucledos primordiales

Pas/regin Ra-226 Ra-228 Ra-224 India/Kerala 7.8-1520 3.3-221 51.8-1032.3 Brasil/Morro do Ferro - - 2183-41181 Arax 703-42400 - - Francia/Ambazac 950-8860 - - Irn/Ramsar 740-37000 - - Nueva Zelanda/Niue 6920-12400 - -

Zonas con alta actividad

Zonas con alta actividad

Dosis efectiva anual de Fuentes Naturales

Fuente de Exposicin Dosis Efectiva Anual mSv Tpica Elevada Rayos Csmicos 0.39 2.0 Csmicos terrestres 0.46 4.3 Radionucledos internos 0.23 0.6 Radn y productos decaimiento 1.30 10.0

Total (redondeado) 2.4 mSv/ao

Contribucin relativa al promedio anual de dosis efectiva

FUENTE % DOSIS TOTALInternas Naturales 54Rayos csmicos y fuentes externas naturales 25Fuentes artificiales (aplicaciones mdicas) 19Pruebas nucleares (fallout ) 1Miscelneas 0.5Energa nucleoelctrica 0.2

Exposicin total aproximada: 2,5 mSv/ao