RADIOQUÍMICA
PROGRAMA DE TEORÍA PROGRAMA DE PRÁCTICAS BIBLIOGRAFÍA
1.- Introducción. Desarrollo del conocimiento sobre el núcleo atómico. Hechos experimentales que han servido de base a las Ciencias nucleares. Aportaciones en el aspecto teórico. Física Nuclear, Química Nuclear, Radioquímica y Química de la radiación.
2.- El núcleo atómico. Principales teorías, situación actual. Propiedades del núcleo. La u.m.a. Masa, forma, tamaño y densidad. Energía de enlace nuclear. Fracción de empaquetamiento. Naturaleza de las fuerzas entro los nucleones. Teoría del mesón. Estructura del núcleo. Modelos nucleares.
3.- Nuclidos. Isótopos, Isobaros, lsótonos e Isómeros. Clasificación de los de Núclido Relación N/Z. Conceptos de estabilidad e inestabilidad. Cartas el Métodos de separación de isótopos. Métodos físicos. Métodos químicos
4.- Desintétración radiactiva. Introducción. Formas de la desintegración radiactiva. Justificación energética. Partículas y radiaciones emitidas por los elementos radiactívos. Leyes del desplazamiento radiactívo. Ley fundamental de la desintegración radiactiva. Unidades de radiactividad. Actividad absoluta y experimenta¡.
5.- Periodo de sernidesintegración. Relación con la constante de desintegraci6n. Representaciones gráficas. Vida media. Relaciones entre el peso, la actividad y el período de semidesintegración. Determinación de períodos cortos y de periodos largos.
6.- Mezclas de isótopos. Isótopos sin relación genética. Isótopos con relación genética. Ecuación de Bateman. Discusión para el caso de dos Miembros. Tipos de equilibrio. Representaciones gráficas. Ley del equilibrio de las transfórmaciones radíactivas.
7.- Radiactividad natural. Isótopos radiactivos naturales que no fonnan familia. Series radiactivas naturalers. Desintegración ramificada. Series colaterales. Hipótesis sobre la edad de la tierra.
8.- Desintegración alfa. Características. Balance masa-energía Energía de retroceso. Efecto "tunel" Reglas de Geiger y Nuttal. Identificación de las partículas alfa. Esquemas de desintegración. Espectros de energías.
9.- Interacción de las partículas alfa con la materia. Colisiones. Poder de frenado. Ionización específica. Penetración y alcance. Fórmula de BraggKleeman. Curvas de Bragg. Cámara de niebla. Cámara de burbujas.
10.- Desintegración beta. Características. Espectro de energías. El neutrino. Formas de la desintegración beta. condiciones de inestabilidad hacia los distintos tipos de desintegración beta. Parábolas de energía másicas. Energía y velocidad de ¡as partículas beta. Captura electrónica. Esquemas de desintegración.
11.- Interacción de las partículas beta con la materia. Colisiones. Proceso de aniquilamiento. Ionización primaria y secundaria. Radiaciones secundarias. Bremmsstrahlung. Alcance y penetración. Fórmulas empíricas. Autoabsorci6n. Retrodispersión. Efecto Cerenkov.
12.- Emisión Gamma. Naturaleza de la radiación electromagnética. Espectro electromagnético. Niveles de energía en los núcleos. Conversión interna. Isomería nuclear. Esquemas de desintegración.
13.- Interacción de la radiación electromagnética con la materia. Procesos de absorción y dispersión. Ley exponencial de atenuación. Coeficientes de atenuación. Efecto fotoeléctrico. Efecto Compton. Efecto de producción de pam. Aborción compleja de los rayos gamma. Contribución relativa de los diferentes procesos de interacción. El efecto Mossbaucr. Resumen comparativo de las propiedades de las diferentes radiaciones.
INSTRUMENTACION NUCLEAR
14.- Detección y medida de las radiaciones. Métodos de detección. Sistemas de detección basados en la ionización de gases. Constante de tiempo. lones colectados. Movilidad de los pues de iones en un campo eléctrico.
15.- Camaras de ionización. Zona de trabajo. Tipos de cámaras. Medida de la corriente. Cámaras de impulsos. Cámaras de nivel medio. Comparacidn de los métodos de pérdida de carga y de caída de voltaje.
16.- Contadores propordonales. Zona de trabajo. Amplificador. Discriminador. Voltaje para alfa y beta. Aplicaciones.
17.- Contadores Geiger.Müiler. Zona de trabajo. Gases de ionización y de extinción. Curva característica. Pendiente del "plateau". Tiempo invertido en la formación de impulsos. Tipos y aplicaciones. Equipos electró. nicos asociados a los contadores Geigcr:MüUer.
18.- Contadores de centelleo. Fundamento. Fotomultiplizadores. Luminis cencia. Tiempo de resolución. Tipos de "fósforos". Colimadores. Sistem, de contaje. Voltaje de trabajo
19.- Espectrometría gamina. Analizador de impusos. Cesión de energía en un cristal. Espectro diferencial. Zonas y picos que puede presentar un espectro ganima. spectro . Espectrómetros multicandes. Con~dores digitales y memorias magnéticas. Calibrado de un espectrómetro. Poder resolutivo. Contaje de muestras ganima en marcado doble o triple.
20.- Detectores semiconductores. Fundamento. Detectores homogéneos. Detectores de unión. Detectores compensados. Forma de los impulsos. Aplicaciones en espectrometría.
21.- Espectrometría de centelleo líquido. Fundamento. Fósforos primarios y secundarios. Disolventes. Extinción o "quenching". Preparación de muestras polares y apolares. Circuitos electrónicos para equipos con uno 6 varios canales. Métodos de estandarízación. Autornatización y cálculos con computador electrónico. Ventajas de esta técnica. Obtención de espectros de emisores beta. Media de muestras beta en marcado doble. Contaje Cerenkov.
22.- Otras técnicas de medida. Medidas de radiactividad alla. Electroscopios. Método fotográfico: autorradiografía. Detección de neutrones: Características de la radiación neutrónica. Detectores de boro. Cámaras revestidas. Cámaras compensadas. Contadores de fisión. Detectores de Helio-3.
23.- Correcciones en las medidas radiactivas. Errores en las medidas. Factores que afectan a la eficiencia en las medidas de radiactividad y su corrección. Geometría. Autoabsorción. Retrodispersión. Eficacia de un equipo de media. Calibrado del mismo. Medidas absolutas de radiactividad: Método del ángulo sólido definido. Contaje con geometría 4--Contaje en coincidencia. Contaje sin ventana. Radiación de fondo: Blindajes. corrección electrónica del contador. Corrección del "decay". Margen de actividades permisiblea.
24.- Estadística de las medidas radiactivas. Fenómenos de a=. La radiactividad como fenómeno estadístico. Velocidad media de desintegración. Desviación "standard". Probabilidad y grado de confianm. Acumulación de cuentas. Composición de probabilidades. Errores absoluto y relativo. Distribución óptima de los tiempos de contaje.
25.- Preparación de muestras. Muestras sólidas. Evaporación. Suspensiones. Filtración. Centrifugación. Normalización del espesor. Método de van Slyke. Portamuestras. Muestras líquidas: Contadores de Uenado y de inmersión. Muestras gaseosas. Portador. Actividades específicas.
RADIOPROTECCION
26.- Magnitudes y unidades radiológicas. Exposición: Roentgen. Sistema Internacional S.I. Rerp. Energía cedida. Kerma. Dosis absorbidas: Rac. Gray. Eficacia biológica relativa: Rem. Sievert. Dosis equivalentes.
27.- Efectos biológicos de las radiaciones. Modo de acción de las radiaciones ionizantes. Efectos de la radiación a nivel molecular, celular, tisular, de individuo y de especie. Radiación y contaminación. Efectos primarios. efectos somáticos y tardíos. Efectos de cadad dosis. Efectos genéticos.
28.- Dosimetría. Factores de los que depende la dosis. Fórmulas aproximadas para diversas distancias. Constante específica de rayos gamina. Dosis máxima admisible. Concepto y significación. Valores y apliaciones a casos prácticos. Operación planificada. Dosis acumulada. Tiempo de permanencia. Dosimetría personal.
29.- Contaminación ambiental e interna. Contaminación de fluidos. Concentración máxima admisible. Constantes fisiológicas: índices de nivel de peligrosidad y de nivel global de riesgo. Contaminaciones superficiales: su prevención y posible descontaminación. Control de contaminaciones y acotamiento de zonas. Carga orgánica. Vfas de contaminación. Período de semieliminaci6n biológico y efectivo. Clasificación de los núclidos según su rafflotoxicidad.
30.- Técnicas de radioprotección. Principios fundamentales. Equipos de detección y medida: calibrado y lectura. Protecciones individual y colectiva. Clasificación de las zonas de trabajo y su control radiológico. Sefialización de fuentes y locales. Cálculo de blindajes. Consideraciones generales. Materiales empleados en el blindaje de partículas y radiaciones. Aplicación a casos concretos. Cálculo de espesores de blindaje. Radiación dispersa. Diagramas de isodosis. Manipulación sin riesgo de radisótopos. Consideraciones generales. Elección y métodos de trabajo con fuentes encapsuladas y no encapsaladas. Almacenamiento de fuentes radiactivas. Transporte. Manejo de residuos radiactivos.
31.- Legislación y reglamento de instalaciones radiactivas. Desarrollo de la legislación nuclear en España. Ley sobre Energía Nuclear de 1964. Reglamento de Instalaciones Nucleares y Radiactivas. Tramitación de solicitudes. Documentación. Licencias de Operador y Supervisor. Inspección de las Instalaciones Radiactivas. Diario de Operación e Informes. El consejo de Seguridad Nuclear.
PREPARACION DE RADISOTOPOS
32.- Reacciones nucleares. Introducción. Magnitudes que se conservan. Energía de las reacciones nucleares. Sección eficaz. Tipos de reacción. Reacciones con partículas cargadas. Reacciones con neutrones. Reacciones por rayos gamina. Aceleradores de partículas: Fundamento. Tipos.
33.- Fisión nuclear. Teoría de la fisión. Productos de fisión. Energía liberada. Criticidad. Reactores nucleares. Moderadores, Sistemas de control. Tipos y características de reactores. Pila atómica. Centrales nucleares. Fusi6n nuclear.
34.- producción de isótopos. Introducción. Reacciones nucleares de producción de isótopos. Ecuación general. Productos de fisión. Fuentes de neutrones. Obtención de elementos transuránidos.
35.- Compuestos marcados. Aislamiento de los radioelementos producidos artificialmente. Efecto de Szilard-Chalmers. Métodos fisico químicos. Síntesis de compuestos marcados. Biosfútesis. is6meros. Efectos químicos de la radiación. Acción de la radiación sobre los sólidos. Autodescomposición. Trazadores. Normas para la elección de un trazador. Tipos de marcado. La química a la escala de los trazadores.
APLICACIONES
36.- Los radisotopos en fisico-química 1. Reacciones de intercambio isotópico. Cinética química y mecanismo de reacciones. Estructura de compuestos. Difusión. Audodifusión. Estudios de superficies. Método de la emanación de Otto Halin.
37.- Los radisotopos en fisico-quimica II. Determinación de solubilidades. Coprecipitación. Eficacia de separaciones. Coeficiente de reparto. Estudios mediante radiaciones nucleares. Aplicaciones electroqufinicas. Cromatografla sobre papel y columna. Cromatografía de gases con detectores radiactivos. Estudio de nuevos elementos.
38.- Los radisatopos en el análisis químico I. Análisis de sustancias radiactivas naturales. Análisis radiométrico: Fundamento. Variantes. Valoraciones por retroceso. Evaluación del rendimiento de procesos analíticos. Microdeterminaciones. Determinación de concentraciones por el método de comparación.
39.- Los radisotopos en el análisis químico II. Análisis por dilución isotópica. Métod directo. Métod inverso con aditivo inactivo y radiactivo.
Método de doble dilución isot6pica. Métodos cuantitativos basados en formación de derivados radiactivos.
40.- Los radisotopos en el análisis químico M. Análisis por activación. Características. Fuentes de irradiación. Ecuaciones de activación. Activi dad específica de saturación. Cálculo de la sensibilidad del método Reacciones interferentes. Reacciones competitivas. Preparación de mu tras. Técnicas de¡ análisis por activación. Interpretación y eliminación interferencias. Limitaciones. Aplicaciones. Sensibilidad de los diferen métodos analíticos.
41.- Los r~topos en geologia y arqueología. Aplicaciones en Hidrologí y Sedimentología. Medkiéa de la edad de minerales y muestras geol6gicas. Dataci6n de muestras arqueológicas: El método de¡ carbono-14. Cálculos y correcciones. Métodos de contaje. Preparación y medida de muestras de carbono natural mediante centelleo líquido. Medida de¡ tritio, natural.
42.- Los radisotopos en biología. Aplicaciones en Biología Vegetal. Aplicaciones en Agricultura. Aplicaciones en Biología animal y en Veterinaria. Aplicaciones en el diagnóstico médico. Aplicaciones terapéuticas.
43.- El radioinmunoensayo. Resumen histórico. Fundamento de los métodos de radioinmunoensayo. La hormona. El anticuerpo. Marcado de la hormona. Sistemática del método. Problemas que se plantean. Aplicacions más importantes.
44.- Los radisotopos en la industria I. Aplicaciones basadas en la acción de la materia sobre la radiación: Medida y control de espesores: Técnicas. Intervalos de medida para varios isótopos de uso frecuente. Gammagra-' fía: Su utilidad. Fuentes utilizadas. Cámaras. Cálculo de tiempos de exposición. Penumbra. Penetrámetros. Control de densidades y niveles de líquidos. Control de envasado. Densidad y humedad de suelos.
45.- Los radisotopos en la industria H. Aplicaciones basadas en la acción de la radiación sobre la materia. Introducción. Eliminación de electricidad estática. lonización en tubos electrónicos. Anemómetros y pararrayos radiactivos. Producción de luminiscentes. Esterilización en frío. Factor de inactivaci6n. Conservación de alimentos. Activación de reacciones químicas. Bacterias eléctricas nucleares.
46.- Los radisotopos en la industria M. Aplicaciones como ~dores: introducción. Medida de caudales de fluidos. Localización de fugas. Localización de obturaciones en tuberías. Permanencia de líquidos en recipientes. Aplicaciones en la industria del petróleo. Medida de desgastes. Otras aplicaciones.
PREPARACION Y MEDIA DE MUESTRAS RADIACTIVAS
1.- preparación de un patrón de uranio.
2.- preparación de muestras sólidas por el método de evaporación.
3.- Determinación de la curva característica- de un contador Geiger-Müller.
4.- Medida de la actividad de una muestra con un contdor Ociger-Múller y corrección del "decay".
5.- calibrado de un contador Geiger-Müller con una fuente patrón.
6.- Influencia de la extensión de la fuente en las medidas de actividades de muestras sólidas con un contador Geiger-Müller.
7.- Influencia de la disposición geométrica de la fuente con respecto a un contador Geiger-Múller
8.- Influencia de la autoabsorci6n en las medidas de partículas beta.
9.- Estadística de contaje.
10.- Determinación experimental del tiempo de parálisis de un contador ficiger-Múller.
11.- Determinación experimental del período de semidesintegración. del is6topo 131-1.
DOSIMETRIA Y RADIOPROTECCION
12.- Manejo de una cámara de ionización por los métodos de pérdida de carga y de caída de voltaje.
13.- Manejo de un monitor Geiger-Müller. portátil y construcción de un diagrama de contornos de isodosis.
14.- Manejo y calibrado de un dosímetro de bolsillo.
ESPECTROMETRIA DE RADIACIONES
15-- Medidas de radiactividad empleando un contador de centelleo. (Cristal de INa M». Ajuste del voltaje 6ptimo del fotomultiplicador y de la ganancia de amplificador fineal.
16-- Espectrometría gamma: Calibrado de un espectrómetro monocanal y obtención e interpretación de un espectro.
17-- Medida simultánea de varios isótopos emisores garnma presentes en una misma muestra.
18.- Espectrometría beta: Ajuste de la atenuacion-por el método del "punto.4C balance". Obtención de espectros energéticos de emisores beta puros con un esparómetro de centelleo líquido.
19.- Medidas de partículas beta de baja energía con un contador de centelleo líquido: Solubilización de una-muestra y corrección del "quenching" con una fuente externa y por la relación de dos canales.
20.- Medida simultanea, mediante centelleo líquido, de dos lisótopos emisores beta presentes en una misma muestra.
INTERACCION DE LAS RADIACIONES CON LA MATERIA
21.- Absorción de Is particulas beta por el aire.
22.- Absorción de las partículas beta por la materia. Determinación aproximada de las energías beta máximas.
23.- Abosrción de la radiación ganima por ha, materia. Cálculo de espesores semirreductores.
24.- Medida de espesores por transmisión de partículas beta y de rayos garnma.
25.- Retrodispersión de partículas beta; Influencia del espesor, de la distancia y del número atómico del reflector.
26.- Retrodispersión de partículas beta con reflector dos materiales diferentas.
27.- Medidas de espesores y recubrimientos por retrodispersión de partículas beta.
28.- Autorradiografia: Determinaci6n de la actividad y tiempo óptimos. Influencia de la distancia. Distribución de la actividad en una muestra.
PEREZ MODREGO Y PLATA BEDMAR. Radiaciones Ionizantes. Ed. Ateneo Madrid.
TANARRO, A. Instrumentación Nuclear. Ed. J.E.N.
CARSWELL, DJ. Introduction to Nuclear Chemistry. Ed. Elsevier.
CUNINGHAME. Introducción al núcleo atómico. Ed. Exedra.
STREITAN. Radiaciones Ionizantes. Ed. Exedra.
STEIN, J. Isólopos radiactivos. Ed. Exedra.
KAPLAN, 1. Física Nuclear. Ed. Aguilar.