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Programa de la asignatura optativa Radioprotección II 5 créditos Segundo Ciclo Prerrequisitos para cursarla: Ninguno Prof. Manuel R. Ortega Girón Profesor Titular de Física Aplicada Departamento de Física Aplicada Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos y de Ingenieros de Montes Universidad de Córdoba Programa de Radiaciones Ionizantes. 2 E.T.S.I.A.M.. Parte A.- Fundamentos Físicos. A.1.- Estructura atómica.- El modelo nuclear del átomo. Aspectos cuantitativos de la dispersión de Rutherford. Unidades y cantidades fundamentales en la Física Atómica. Carga y masa del electrón. El modelo atómico de Bohr. Limitaciones del modelo de Bohr. De la teoría de Bohr a la Mecánica Ondula- toria. Teoría cuántica del átomo de Hidrógeno. El spin del electrón. Estructura de los átomos plurielectrónicos. El concepto de número atómico. A.2.- Estructura nuclear.- Constituyentes del núcleo atómico. Equivalencia entre masa y energía. Nomenclatura. Masas nucleares. Distribución de la carga nuclear. Tamaño del núcleo. Energía de enlace por nucleón. Procesos de desintegración nuclear. Inestabilidad nuclear y Tabla de Núclidos. Modelos nucleares. A.3.- Ley de la desintegración radiactiva.- El des- cubrimiento de la radiactividad. Tipos de procesos radiactivos. Diagramas de desintegración. Actividad radiactiva. Decaimiento radiactivo. Semiperiodo. Vida media. Constantes parciales de desintegración. Mezclas de actividades simples. Cadenas de desinte- gración. Máxima actividad del núclido descendiente. A.4.- Procesos radiactivos.- Radiactividad natural y artificial. Radiactividad natural. Estimaciones cronológicas. Radiactividad artificial. Reacciones nucleares. Emisión de Rayos Gamma y conversión interna. Emisión de rayos gamma. Transición isómera. Conversión interna. Radiactividad Alfa. Emisión de partículas alfa. Teoría de la desintegra- ción alfa. Espectroscopía alfa. Radiactividad Beta. Desintegración β-. Desintegración β+. Captura electrónica. Espectro energético de la desintegración beta. Conservación del momento angular. La hipóte- sis del neutrino. A.5.- Interacción de las partículas cargadas con la materia.- Procesos de interacción de una partícula cargada con la materia. Teoría clásica de la pérdida de energía por colisiones. Pérdida radiativa de ener- gía. Relación alcance-energía. Alcance medio y alcance extrapolado. Fluctuación del alcance. Interacción de las partículas alfa con la materia. Interacción de las partículas beta con la materia. A.6.- Interacción de la radiación electromagnética con la materia.- Procesos de interacción de la radiación electromagnética con la materia. Efecto fotoeléctrico. Efecto Compton. Producción de pares. Atenuación de los rayos gamma. A.7.- Interacción de los neutrones con la materia.- Interacción de los neutrones con la materia. Fuentes de neutrones. Fisión nuclear. La reacción en cadena. Reactores nucleares. Posibles accidentes en una central nuclear. A.8.- Magnitudes y unidades de radiación.- Consideraciones generales. Magnitudes estocásticas y magnitudes no-estocásticas. Fluencia. Exposición. Dosis absorbida. Kerma. Coeficientes máximos de transferencia y de absorción de energía. Equilibrio electrónico. Relaciones entre las diferentes magnitu- des de radiación. Dosis integral. Transferencia lineal de energía (LET).Eficacia biológica relativa (EBR) y factor de calidad (Q). Dosis equivalente. Índice de dosis absorbida y de dosis equivalente. Dosis equiva- lente efectiva. Parte B.- Detectores de Radiación. B.1.- Detectores de gas.- Introducción. Cámaras de ionización. Características generales de las cámaras de ionización. Cámaras de ionización a impulsos. Cámaras de ionización con reja. Cámaras de ioniza- ción de corriente continua. Medida de la intensidad en una cámara de ionización. Cámaras integradoras. Gas de llenado de una cámara de ionización. Conta- dores proporcionales. Características generales de los contadores proporcionales. Geometría de los electrodos. Gas de llenado en un contador proporcio- nal. Extinción. Formación del impulso en un conta- dor proporcional. Contadores proporcionales de flujo continuo de gas. Contadores Geiger-Müller. Características generales de los contadores Geiger- Müller. Gas de llenado en un contador Geiger- Müller. Tiempo muerto y tiempo de resolución. Curva característica de un contador Geiger-Müller. Detección de la radiación mediante detectores de gas. Detección de las radiaciones X y Gamma. Detección de partículas Alfa y Beta. Detección de neutrones. B.2.- Detectores de centelleo.- Introducción. Com- ponentes de los detectores de centelleo. Sustancias luminiscentes. Sustancias luminiscentes inorgánicas. Sustancias luminiscentes orgánicas. Acoplamiento óptico. Fotomultiplicadores. Detección de las radia- ciones. Detección de la radiación gamma. Espectro- metría gamma mediante detectores de centelleo. Eficiencia de la detección de radiación gamma. Detección de partículas cargadas. Detección de neutrones. B.3.- Detectores de semiconductor.- Introducción. Fundamento de los detectores de semiconductor. Semiconductores intrínsecos. Semiconductores extrínsecos. Detectores de diodo de unión. Limitaciones de los detectores de unión. Tipos de detectores de semiconductor. Detectores de barrera de superficie. Detectores de unión difusa. Detectores compensados con Litio. Detectores intrínsecos de Germanio. Detección de las radiaciones. Detección de partículas cargadas. Detección de rayos X y Gamma. Detección de neutrones. B.4.- Otros detectores.- La emulsión fotográfica. Programa de Radiaciones Ionizantes. Universidad de Córdoba. 3 Generalidades acerca de la emulsión fotográfica. Formación de la imagen en la emulsión fotográfica. Ventajas y desventajas de la emulsión como detec- tor. Respuesta de la emulsión fotográfica a la radia- ción. Parámetros que la caracterizan. Detectores de termoluminiscencia. El mecanismo de la termolumi- niscencia. Materiales termoluminiscentes. B.5.- Electrónica nuclear.- Introducción. Impulsos y circuitos fundamentales. Generalidades acerca de los impulsos eléctricos. Impulsos de señal. Impulsos parásitos. Remodelación de los impulsos. Líneas de retardo. Circuitos de diferenciación e integración. Unidades de Electrónica Nuclear. Bastidor y fuente de alimentación. Fuente de alta tensión. Amplifica- ción de los impulsos. Preamplificador. Amplificador. Análisis de amplitudes de impulsos. Discriminador integral. Discriminador diferencial. Contador. Temporizador. Ratímetros. Unidades que operan sobre el tiempo de llegada de los impulsos. Sistemas de Electrónica Nuclear. Sistemas compactos y modulares. Analizador monocanal. Analizador multicanal. Analizador de coincidencias y anti- coincidencias. B.6.- Estadística: Aplicaciones a las medidas en radiactividad- Introducción. Nociones de estadísti- ca. Valor medio y desviación típica. Distribuciones de frecuencias. Sucesos aleatorios. Probabilidad de un suceso. Ley del azar. Probabilidad condicionada. Sucesos mutuamente excluyentes. Distribuciones de probabilidad. Distribución binomial. Distribución de Poisson. Distribución de Gauss. Error en las medi- das. Propagación de errores. Aplicaciones a la Física Nuclear: Recuento de impulsos. Ruido de fondo. Error debido al tiempo muerto de un sistema detec- tor. Parte C.- Radioprotección. C.1.- Conceptos generales en radioprotección.- Introducción. Protección contra las radiaciones ionizantes. Fuentes naturales de radiación. Los rayos cósmicos. Radiación gamma procedente de la cor- teza terrestre. Desintegración del Radón. Radiac- tividad de los alimentos. Dosis totales de origen natural. Fuentes artificiales de radiación. Aplica- ciones médicas de las radiaciones ionizantes. Conta- minación radiactiva debida a las pruebas nucleares. Contaminación radiactiva debida a la producción de energía nuclear. Personal profesionalmente expuesto a las radiaciones ionizantes. Otras fuentes artificiales de radiación. Importancia relativa de las distintas fuentes de radiación. Protección radiológica.Princi- pios generales. Campo de aplicación. Aceptabilidad de una práctica determinada. Minimización de las dosis. Análisis coste beneficio. Límites de dosis recomendados para efectos estocásticos. Límites de dosis recomendados para efectos no estocásticos. Legislación española y organismos competentes. C.2.- Riesgo de las radiaciones ionizantes.- Con- cepto de riesgo. Tipos de efectos nocivos de la radiación. Cuantificación de riesgos. Relación dosis- efecto. Factores de riesgo recomendados. Compara- ción de riesgos. Eficacia de la protección radiológica. Protección del público en general. Riesgo colectivo nacional. C.3.- El sistema de limitación de dosis.- El sistema de limitación de dosis de la I.C.R.P. Justificación del uso de fuentes de radiación. Bases para decidir que una dosis está optimizada. Consideraciones genera- les sobre límites de dosis equivalentes. Radiación de origen natural y límites de dosis recomendados. Irradiación de origen médico y límites recomen- dados. Consideraciones sobre personas profesional- mente expuestas. Exposiciones especiales planifica- das. Mujeres profesionalmente expuestas. Acciden- tes y emergencias. Límites de dosis para individuos del público en general. Límites de dosis de acuerdo con la legislación española. Grupos de población. Valores de los límites anuales de dosis para personas profesionalmente expuestas. Límites de dosis para menores de 18 años. Personal femenino. Operacio- nes especiales planificadas. Irradiaciones en emer- gencias y accidentes. Límites de dosis para el públi- co y población en su conjunto. C.4.- Cálculo de dosis.- Introducción. Cálculo de la tasa de exposición. Constante específica de radiación gamma. Cálculo de la dosis absorbida. Tasas de exposición para fuentes gamma no puntuales. Tasas de exposición en unidades de rayos X. C.5.- Protección contra la irradiación externa.- Introducción. Distancia. Tiempo. Blindaje. Control dosimétrico de área. Control dosimétrico personal. Clasificación y señalización de zonas. C.6.- Blindajes.- Blindajes para partículas cargadas. Blindaje para fuentes de partículas alfa. Blindaje para fuentes de partículas beta. Blindaje para fuentes de radiación gamma. Consideraciones generales. Factor de acumulación. Espesor mitad. Materiales empleados para el blindaje de radiación gamma. Gráficas para el cálculo de tasas de exposición y de espesores de blindaje. Blindaje en instalaciones de radiodiagnóstico. Factores que intervienen en la estimación del blindaje. Estimación de la barrera primaria. Estimación de la barrera secundaria. Otras barreras. C.7.- Protección contra la irradiación interna.- Introducción. Vías de incorporación. Límites anuales de incorporación. Límites derivados. Control de la contaminación. Construcción y diseño de laborato- rios. Descontaminación del personal. Control de la contaminación. Clasificación de los radionúclidos de acuerdo con su radiotoxicidad. C.8.- Residuos radiactivos.- Clasificación de los residuos radiactivos. Categorías de los residuos Programa de Radiaciones Ionizantes. 4 E.T.S.I.A.M.. radiactivos. Segregación y recogida de residuos radiactivos. Residuos arrastrados por el aire. Trasva- se y vaciado de los recipientes conteniendo residuos arrastrados por el aire. Trasvase y vaciado de los recipientes conteniendo residuos radiactivos. Almacenamiento provisional de los residuos en la instalación. Evacuación de residuos radiactivos al medio ambiente. Evacuación en desagües y alcanta- rillas. Evacuación de efluentes en la atmósfera. Inhumación e incineración de residuos radiactivos para su almacenamiento definitivo. Tratamiento de residuos. Residuos procedentes del ciclo del com- bustible nuclear. C.9.- Producción de radionúclidos.- Radionúclidos naturales y artificiales. Tipos de reacciones nucleares para la producción artificial de radionúclidos. Reac- ciones de núcleos ligeros con partículas cargadas. Reacciones con partículas cargadas aceleradas. Reacciones con neutrones. Reacciones de fisión. Ecuaciones que gobiernan la producción artificial de radionúclidos por irradiación. Producción de radio- núclidos en cascada. C.10.- Aplicaciones industriales de las radiacio- nes.- Introducción. Elección de la fuente de radia- ción. Elección del sistema de detección. Gamma- grafía. Medida de espesores. Medida de niveles. Medida de densidades. Eliminación de la electricidad estática. Ionización de tubos de descar- ga. Señales luminosas. Anemómetros. Aplicaciones industriales de los trazadores. Radioprotección en Radiografía Industrial.
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