Page 792 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

39.9 Reacciones nucleares
Ejemplo 39.6
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Puesto que la cantidad de material radiactivo se determina por el número de núcleos pre­
sentes, se puede utilizar una ecuación similar a la ecuación (39.13) para calcular la masa de
material radiactivo que queda después de cierto número de vidas medias.
La misma idea aplicada a la actividad R de una muestra radiactiva nos conduce a la
relación
/ 1 V / r l/2 / l V %
R = *o( 2.) y m = m 0{ - \ (39.14)
El peor subproducto de los reactores nucleares ordinarios es el isótopo radiactivo plutonio
239, cuya vida media es de 24 400 años. Suponga que la actividad inicial de una muestra
que contiene 1.64 X 1020 ^ P u núcleos es de 4 mCi. (a) ¿Cuántos de estos núcleos queda­
rán después de 73 200 años? (b) ¿Cuál será la actividad después de ese tiempo?
Flan: Después de cada ciclo de vida el número de núcleos radiactivos se reduce a la mitad.
Determinaremos cuántas vidas medias están contenidas en 73 200 años y usaremos el resul­
tado como el exponente de Este número se multiplica por el número de núcleos iniciales
para obtener el número restante. Un cálculo parecido puede hacerse para la radiactividad.
Solución (a): Al sustituir en la ecuación (39.13) obtenemos
' 1 \ ,/Ti a / 1 \ 73 200 yr/- 4 400 años
N = N A - \ ' = 1.64 X 1020'
= 1.64 X 1020(^£) = 1.64 X 1020^ -
= 2.05 X 1019 núcleos
Solución (b): Se obtiene la actividad remanente a partir de la ecuación (39.14).
R = R j^ -J = 4 mCij -J = 0.5 mCi
Para ambos cálculos se supone que ningún nuevo núcleo de ^ P u se está creando por
otros procesos. Es fácil advertir a partir de este ejemplo por qué los desechos de los mate­
riales radiactivos representan un grave problema.
Reacciones nucleares
En una reacción química los átomos de dos moléculas reaccionan para formar diferentes
moléculas. En una reacción nuclear, los núcleos, la radiación o los nucleones chocan para
formar diferentes núcleos, radiación y nucleones. Si los objetos que chocan están cargados,
cuando menos una de las masas que chocan debe acelerarse hasta alcanzar una velocidad rela­
tivamente alta. En general, la partícula que se usa para bombardear es ligera, por ejemplo, un
protón \p o una partícula alfa ja. Estos proyectiles nucleares se aceleran mediante diversos
dispositivos, tales como generadores Van de Graaff, ciclotrones y aceleradores lineales.
En las reacciones nucleares que estudiaremos, se deben observar algunas leyes de con­
servación, principalmente: la conservación de la carga, la conservación de los nucleones y
la conservación de la masa-energía.
Conservación de la carga: La carga total de un sistema no puede ni aumentar
ni disminuir en una reacción nuclear.
Conservación de nucleones: El número total de nucleones en la interacción
debe perm anecer inalterado.