Diez pruebas con materiales radiactivos de baja peligrosidad

Introducción:

Más de uno pensará que esto es peligroso y pasará de intentar cualquier cosa con materiales radiactivos, bueno en realidad estos materiales que vamos a usar para las pruebas no son riesgosos si se tienen los cuidados necesarios, se trata de minerales radiactivos, las archiconocidas camisas de farol, alguna plaquita con americio sacada de algún detector de humo y si tenemos suerte de conseguir alguna aguja con pintura fluorescente que tenga radio, actualmente las pinturas de este tipo no tienen radiactividad, las que sirven son agujas de reloj bastante antiguas (años 1930 a 1950) esas si probablemente tengan la pintura de bromuro de radio que nos interesa, este tipo de pintura es muy activa y lo mas recomendable para las pruebas.

He agregado para descargar dos archivos muy interesantes sobre radiactividad, sugiero su lectura

Archivo 1

Archivo 2

Como medidas de precaución vamos a guardar estas muestras en contenedores apropiados construidos con plomo, para mas información recomiendo visitar http://anilandro.googlepages.com/caja_plomo mi contenedor como verán esta construido como ese link lo enseña.

También como medida preventiva usaremos guantes de látex para manipular estos elementos y trataremos de no acercar los materiales a nuestros órganos nobles, es decir no llevar las muestras en los bolsillos y fuera del contenedor. Para mas información sobre radiaciones aca hay un documento en pdf muy recomendable, para bajarlo pulsar aqui

Para algunas pruebas será necesario el contador Geiger, pero si no se dispone del mismo varios experimentos de los descritos podrán realizarse

Agradecimientos: como en otras oportunidades siempre estoy solicitando asesoramiento y ayuda a integrantes de los foros donde participo, especialmente agradezco la colaboración al PFDC que gentilmente me envió muestras minerales a Aewolframio, AJDM, Hector.ar (Boticario), Maca, Anilandro, Armac, todos han contribuido con alguna idea o me han sacado dudas. Muchísimas gracias.

Las diez pruebas

1. Bequerel Efecto de los materiales radiactivos sobre papel fotográfico

Todos recordaran la experiencia de Bequerel que lo llevó a descubrir estas interesantes sustancias, el dejó un material radiactivo sobre una placa fotográfica al abrigo de la luz, cuando revelo encontró la placa velada, bien nosotros podemos replicar esta prueba fácilmente, nos conseguimos papel fotográfico o una placa radiográfica, lo ponemos dentro de un sobre, preferiblemente negro de cartulina, siempre cuidando que la luz no alcance este papel sensible, luego colocamos arriba del sobre el material radiactivo, lo dejamos uno o dos días sin moverlo y luego revelamos la placa

2. Penetración de las radiaciones Se procede en principio contando con el geiger la radiación media de un material, luego el mismo se va tapando con papel, y se vuelve a hacer el conteo, con aluminio y por último con plomo. Se explica la penetración de cada tipo de radiación.

Otra forma de hacer esta prueba es utilizando papel fotográfico, al mismo sobre negro que usamos en la prueba anterior lo marcamos cuestión que nos queden en cuatro sectores. Para ver todas las radiaciones presentes en la muestra colocaremos la misma en una de las divisiones por dentro del sobre haciendo esto en cuarto oscuro, dejamos 1 día, luego en cuarto oscuro sacamos la muestra y la colocamos sobre el papel del sobre en otra de las divisiones, otra vez dejamos un día, trascurrido el mismo en otra de las secciones colocamos un papel aluminio y sobre el mismo el material, dejamos otro día, por último en la última sección que nos queda ponemos una plancha de plomo y sobre la misma el material. Se vuelve a dejar por un día y luego se revela la placa

En esta foto vemos el papel fotográfico con las marcas del cuadrante, la mas oscura corresponde a todas las radiaciones incluida la fosforescencia de la pintura, inmediatamente arriba, partículas beta y gamma y en el costado superior derecho muy pálida la marca de las gama únicamente, el costado inferior derecho no presenta nada estuvieron bloqueadas las radiaciones con la plancha de plomo

3. Ionización del aire: Los iones ayudan a los gases a conducir la electricidad

Cuando un átomo es golpeado por una partícula rápida, como las emitidas por materiales radiactivos, o absorbe luz, puede expulsar un electrón. Lo que queda es un átomo cargado eléctricamente o "ion," con una carga positiva; al proceso se le denomina "ionización."

Cuando ocurren estos procesos en el aire, producen iones libres y electrones, que se pueden mover y transportar la corriente eléctrica, algo que no pueden hacer los átomos neutros. El aire es normalmente un aislante eléctrico excelente, pero con la ionización, las cargas eléctricas pueden fugarse a su través.

Esta fuga se usó, alrededor de 1900, para detectar emisiones radiactivas y medir su intensidad. La figura muestra un instrumento simple para llevar a cabo estas mediciones. Se llama electroscopio y está formado por dos hojas paralelas de aluminio, protegidas del viento dentro de una recipiente de vidrio transparente, que están unidas a un eje metálico aislado de la caja saliendo de esta.

Cuando se carga eléctricamente la lámina del extremo del eje (p.e. frotándola con un paño seco), las hojas se separan, ya que ambas transportan cargas eléctricas de igual signo y se repelen. Sin embargo, cuando se acerca una sustancia radiactiva, la carga eléctrica se fuga hacia la caja y las hojas caen de nuevo.

En las fotografías se muestran dos electroscopios iguales cargados con la misma fuente electrostática, en uno hay una muestra radiactiva en el fondo, como se ve las placas del electroscopio estan caidas mientras que en el otro que no lleva la muestra se mantienen durante mucho tiempo separadas

Debo reconocer que esta prueba no es tan contundente cuando estamos usando estos materiales de tan baja actividad nuclear

4. Fluorescencia: Los materiales son sometidos a la luz UV, con un detector de billetes falsos se hace perfectamente, casi todos los materiales radiactivos tienen presentan fluorescencia frente al UV. Esta es una buena forma de investigar

minerales si no se dispone del contador Geiger

5. Efecto de la temperatura sobre materiales radiactivos

En esta prueba vamos a comprobar que las variaciones de temperatura no alteran la actividad nuclear, para ello usamos nitrógeno líquido que presenta en este estado una temperatura de -196ºC. Se monta un dispositivo que permita que el contador geiger quede siempre a una misma distancia de la muestra y esta pueda ser enfriada sin que se mueva del lugar. Para ello sobre un recipiente que soporte la temperatura del nitrógeno, en mi caso usé un recipiente para helados de telgopor, en el fondo del mismo se coloca la muestra sobre algún trozo de metal para que luego cuando vertimos el nitrógeno tome la temperatura de este pero sin tocar el líquido, esto es muy importante porque no debe quedar sobre el material ninguna condensación para que la medida sea válida. Sobre la boca del recipiente se acomoda el contador geiger y se toma la radiación media por minuto, hacer unas 5 lecturas y tomar el promedio. Luego se vierte el nitrógeno cuidando de que el material no quede sumergido en este, cuando los vapores dejan de verse se hacen también 5 lecturas de la radiación media por minuto y se saca el promedio.

El resultado deberá ser el mismo si se tomaron las precauciones antes citadas.

6. Espintaroscopio

Este sencillo instrumento permite la visualización directa de los impactos de partículas alfa sobre una pantalla sensible de Sulfuro de Zinc.

Para esta prueba puede usarse la plaquita de Américo de los detectores de humo, el americio es un poderoso emisor de partículas alfa. Para realizarlo desarmamos el ocular de un microscopio y sobre la tapa a rosca del mismo pegamos con cemento de contacto el material radiactivo, en medio el ocular tiene una división perforada, sobre la que vamos a instalar la placa sensible de SZn. Para visualizar los impactos nos pondremos a oscuras por el término de 5 minutos para que la vista se adapte, luego en la oscuridad observamos por el ocular y veremos los impactos como pequeñas chispas. Para este experimento es muy importante la adaptación previa, es decir estar los 5 minutos al oscuro antes de mirar.

7. Cámara de niebla

Este dispositivo esta muy bien descrito en el siguiente link http://palmera.pntic.mec.es/~fbarrada/aula/aula1a2.html

8. Contaminación

En este punto no me voy a detener mucho, voy a contar solo una anécdota de cuan contaminantes son estos materiales si no se toman las medidas de seguridad, cuando terminé de hacer la prueba con el nitrógeno líquido, con una servilleta de papel sequé el material que es un cuadrante con pintura de radio, luego medí la radiación media que presentaba el papel y había aumentado casi al doble de lo que una servilleta limpia, si alguien toma la posta de ésto sería bueno que se contamine una germinación de semillas usando una camisa de farol incinerada, alimentando la germinación solo con agua y este material, luego cuando haya crecido la plantita disecar las raíces, el tallo y las hojas por separado midiendo la radiación en cada parte.

9. Propagación de las radiaciones en medios líquidos.

Pruebas en medios más o menos concentrados.

Resultados de una prueba utilizando agua, alcohol etílico, vaselina líquida y sangre humana. Para realizar la prueba hay que colocar el contador geiger fijo y debajo del mismo la muestra radiactiva, para lograr siempre un espesor de líquido igual para cada muestra, se utilizó una caja plástica en la que se vertieron 30 cm3 de líquido, se hicieron 3 lecturas tomando la media de radiación que atraviesa

	Agua	Etanol	Vaselina	Sangre
Densidad	1,000	0,780	0,860	1,088
Radiación media uSv/h	0,70	0,91	0,75	0,65

Viendo los resultados en esta tabla parecen indicar que a los líquidos cuanto más densos mas atajan la radiación

10. Una cámara de niebla electrónica

A veces resulta difícil conseguir el hielo seco y además la iluminación con los vapores no permiten una buena visualización de los de los trazos de las partículas subatómicas. Este sistema que les voy a proponer ahora es muy sencillo consiste en desarmar la cámara web y dejar el sensor CCD al descubierto, para ello se le saca la lente que viene enroscada, una vez hecho esto se coloca directamente sobre el sensor el material radiactivo, puede ser una aguja con radio como en mi caso, o una placa de americio de los detectores de humo luego se tapa la entrada para quede absolutamente al oscuro y se observa la pantalla de la PC, se verán chispazos aleatorios esporádicamente, algunos de los cuales dejan como una estela, tal como ocurre en la cámara de niebla. Lo que conviene es capturar la película y luego pasarla frame a frame para ver bien los impactos.