Fukushima: un análisis en frío IV / VIII

 Distancia de protección

La intensidad de la radiación disminuye con la inversa del cuadrado de la distancia:

f=S/(4pR²),

Siendo S el número de partículas emitidas por la fuente por unidad de tiempo, y f  es el número de partículas por unidad de área que pasan por una esfera de radio R.

Para producir un watt son necesarios 3.3 10¹⁰ fisiones por segundo. El número de neutrones por fisión es 2.42, entonces el reactor produce 8 10¹⁶ neutrones por segundo por megawatt.

Si 20 % de este flujo es debido a neutrones rápidos, y el flujo para producir una dosis de 100 milirems/año es 0.085 cm^-2s^-1, tenemos que una distancia “segura” es:

R=[S/(4pf)]^0.5=122 km,

por megawatt. Para 1000 megawatts es 3857 km. Es necesario estar a una distancia mayor para recibir una exposición menor a la media anual debido a fuentes naturales.

Debemos tomar en cuenta ahora el frenado del aire y de los contenedores del núcleo del reactor, que achican esta distancia considerablemente.

Observación: la dosis natural es menor a 360 mres/año (3.6 miliSieverts/año).

Frenado de la radiación en la materia

Este es un tópico muy extenso, resumiré. Las pantallas contra la radiación están centradas en las partículas más penetrantes: los rayos gamma, los rayos X, y los neutrones.

El factor de atenuación en la materia se puede escribir como e^{-S r}, donde r es la distancia de penetración y S es la sección eficaz macroscópica.  Para los neutrones, unos 2.5-3 metros de agua son suficientes (Murray). Para los rayos gamma la interacción principal es con los electrones atómicos, los procesos principales son el efecto Compton; la producción de pares electrón-positrón; y efecto fotoeléctrico (que van con el numero atómico como: Z, Z² y Z⁵ respectivamente).  Por eso se usan elementos mas pesados como el plomo y el hierro, para el frenado.

Para reducir el flujo de un haz de rayos gamma de 1 Mev, con una fuente de 1 milicurie, se necesitan aproximadamente 15 cm de plomo (Murray).

continua...