Radiaciones ionizantes

RADIACIONES IONIZANTES.

señal radiactividad Radiaciones ionizantes : Se trata de ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia (sobre los 2400 millones de MHz), que tienen la suficiente energía como para producir ionización (romper la energía de enlace del núcleo, pues es la energía potencial nuclear que hacen que las partículas nucleares permanezcan ligadas), rompiendo los enlaces atómicos que mantienen a las moléculas unidas en las células.

  • LA RADIACIÓN NATURAL.

(Con información del Consejo de Seguridad Nuclear)

  • Las principales fuentes de emisión de radiación son las pruebas atómicas y las centrales nucleares, y en menor medida, las pruebas médicas. Sin embargo, éstas no son las únicas fuentes de emisión de radiaciones que podemos encontrarnos, también existe la llamada RADIACIÓN NATURAL. Gran cantidad de elementos de la naturaleza y de productos que utilizamos cotidianamente emiten radiactividad.

DOSIS MEDIA RECIBIDA EN UN AÑO POR UNA PERSONA EN ESPAÑA

  • RAYOS CÓSMICOS.

campo magnetico terrestre y radiacion solar

  • Podemos hablar de una radiación que nos llega del espacio en forma de Rayos Cósmicos. Se puede hacer bien poco para evitarlos, ya que atraviesan casi todos los materiales (incluso entran en nuestras casas). La dosis media que una persona recibe al año por esta radiación es de 0,25 miliSievert (mSv) , aunque puede oscilar entre 0,2 y 0,3 mSv. Una persona puede recibir 100.000 rayos de neutrones y 400.000 rayos secundarios a la hora. Por su parte, una persona que viaje habitualmente en avión realizando vuelos transoceánicos estará más expuesta a estos rayos, ya que su poder aumenta con la altura (10 mSv. a 15 Km. de altitud).
  • RADÓN.

  • EL gas radón procede del uranio que se encuentra en la tierra de forma natural. La dosis media que en España se recibe por este gas se encuentra en 1,2 mSv., pudiéndose alcanzar hasta 40 mSv. en alguna zonas de la Península Ibérica. Esta dosis se recibe principalmente en el interior de los edificios, ya que se concentra más que en el exterior, donde se dispersa con mayor facilidad.
  • RAYOS GAMMA.

  • La tierra y los edificios emiten esta radiación, la más dañina. Todos recibimos continuamente estas ondas electromagnéticas de alto poder. La tierra tiene radiactividad natural, y puesto que gran cantidad de los productos y materiales que utilizamos en nuestra vida cotidiana procede de ella, también aquellos emiten rayos gamma, en el exterior y en el interior de los edificios. La dosis media por año que una persona recibe en España por estos rayos es de 0,45 mSv., pudiendo llegar a 1 mSv. en ciertas zonas. La zona occidental de la Península está más expuesta, al igual que al radón; la parte de Galicia en especial.
  • Alrededor de 30.000 átomos emisores de rayos alfa, beta y algunos gamma se desintegran cada hora en nuestros pulmones, procedentes del aire que respiramos. Por su parte, somos atravesados por más de 200 millones de rayos gamma a la hora procedentes del suelo y de los edificios.
  • ALIMENTOS Y BEBIDAS.

  • Nuestros alimentos e, incluso, nuestro cuerpo, tienen radiactividad natural. El potasio 40 en concreto es la fuente principal de radiación interna (debida al material radiactivo introducido en nuestro cuerpo a través, fundamentalmente, de los alimentos). La dosis media anual que una persona recibe por este concepto es de 0,3 mSv., de los cuales 0,18 mSv. proceden del potasio 40. El rango en que varía esta radiación por alimentos está entre 0,1 y 1 mSv.
  • Es muy difícil eliminar esta radiación. El marisco es el alimento que más radiación natural concentra, de tal manera que una persona que habitualmente coma muchos mejillones, ostras, chirlas y caracoles marinos, puede recibir hasta un 50% más radiación por alimentación que la media de la población. Aproximadamente 15 millones de átomos de potasio 40 y 7.000 átomos de uranio natural se desintegran en nuestro interior cada hora.
  • LLUVIA RADIACTIVA.

Central nuclear

  • La radiactividad liberada en la atmósfera, principalmente de pruebas nucleares, se deposita poco a poco sobre la superficie de la tierra a través de la conocida como lluvia radiactiva. La dosis media recibida por la población por esta causa ha pasado de valores altos en las décadas de los 50-70 (hasta 0,08-014 mSv.) a los valores actuales, del orden de 5 microSievert, aunque en algunos lugares alcanza los 10 mocrosievert. (el aumento de radiactividad 1.986 central de Chernobil, 2011 central de Fukushima,)

LÍMITES ANUALES DE DOSIS DE RADIACTIVIDAD

Los límites anuales de dosis radiológica fijados por la Unión Europea que una persona puede absorber son, para los trabajadores profesionalmente expuestos (los que habitualmente están sometidos a radiaciones ionizantes) de 20 miliSievert (100 mSv. de promedio en 5 años). Para la población en general el límite está en 5 mSv. Esta radiación natural es inevitable, los radiobiólogos consideran que hemos aprendido a vivir con ella. Esto significa que sea cual sea su daño, nos permite vivir sin observar efectos nocivos.

Como consecuencia, la radiación natural se toma como punto de partida para el establecimiento de las normas referidas a la radiación artificial. Sin embargo, es generalmente aceptado por la comunidad científica internacional, que la exposición a la radiación ionizante produce efectos dañinos al ser humano. Estos efectos son generalmente clasificados en tres categorías:

  1. Efectos Somáticos: Son los que ocurren en el organismo expuesto a la radiación ionizante que dependiendo de una serie de factores tales como tiempo de exposición, nivel de energía y otros, se pueden distinguir en: a. efectos precoces: es decir, hay signos evidentes después de una exposición aguda (100 rem mas después de algunas horas). b. efectos tardíos: son aquellos efectos observables después de muchos años transcurrida la exposición, tales como el cáncer.
  2. Efectos Genéticos: Anormalidades que pueden ocurrir en futuros niños de individuos expuestos y en subsecuentes generaciones.
  3. Efectos Teratogénicos Efectos observables en niños expuestos a radiación durante su vida fetal y/o desarrollo embrionario. Sin duda los efectos biológicos de la radiación están relacionados estrechamente con la dosis expresada en rem:
  • 0 – 25 rem: No se observan efectos inmediatos, parecen no tener consecuencias importantes.
  • 25 – 100 rem: Se observan algunas alteraciones especialmente en la sangre, hay evidente compromiso de otras funciones del organismo, pero son recuperables.
  • 100 – 300 rem: Ya hay alteraciones mas evidentes, vómitos, caída del pelo, hemorragias, cuya recuperación es parcial.
  • 200 – 600 rem: Las probabilidades de morir aumentan, por afecciones a la médula ósea, síndrome gastrointestinal y lesiones al Sistema nervioso.

Los efectos pueden depender también de otros factores, como la presencia de radiosensibilazadores (O2) o radioprotectores. La gran eficacia destructora de pequeñas energías de radiación proviene de su acción directa o indirecta sobre partes importantes de la célula (ácidos nucleicos, enzimas, mitocondrias, membranas internas.), dada la fuerte localización de los paquetes de energía. Si dicha energía se suministrara en forma deslocalizada, en forma de calor, por ejemplo, los efectos serían imperceptibles.

TIPOS DE RADIACIONES

Radiación alfa:

  • Son partículas cargadas positivamente, con energía del orden de 3-10 MeV. El grado de interacción con la materia debido a su alta densidad de carga y masa es relativamente mayor que el de otras partículas. Este tipo de radiación es altamente ionizante. Debido a su alto campo electromagnético asociado para ionizar las moléculas del medio no requieren de una colisión, en el sentido de choque de partículas, basta que pasen en las proximidades para desalojar electrones de los átomos cercanos a su trayectoria.
  • Su poder de penetración es relativamente bajo, recorren distancias cortas a través de la materia, a modo de ejemplo: las partículas a de 7.7 Mev del Bismuto recorren un máximo de 7 cm en el aire, estos 7 cm son el espesor o espacio requerido para que la partícula pierda el exceso de energía cinética respecto de las moléculas del medio.
  • La intensidad con que la partícula alfa cede su energía, hace que esta partícula produzca un gran daño en su camino y puedan ser neutralizadas con relativa facilidad. Una partícula a no se detiene después de una colisión con un átomo, las mediciones demuestran que en promedio se pierden 35 eV por cada átomo que se ioniza en el aire. De aquí que una partícula a de 7,7 MeV creara en su camino alrededor de 200.000 iones antes de llegar al reposo, este efecto de ionización secundaria es el efecto relevante respecto de la ionización que produciría en el ambiente la sola presencia de la partícula alfa (ionización primaria). Es evidente que detener partículas a es fácil; la mayor parte de las radiaciones a son detenidas por el grosor de una hoja de papel.

Radiación Beta:

  • Es la emisión de negatrones o positrones a alta velocidad desde el núcleo , en algunos casos con velocidades cercanas a la de la luz, por lo tanto el tiempo de interacción con otros cargas es menor. El efecto de ionización de las partículas ß es mucho menor que las partículas alfa de igual energía. La menor intensidad con que ceden su energía las partículas ß respecto de las partículas alfa se debe a la diferencia en las densidades de carga y masa entre ambas partículas.
  • Los emisores ß en promedio tienen un alcance de 4 m/Mev en el aire. Pero las partículas ß de alta energía tienen un alcance adicional de 2 a 3 m en el aire por cada MeV sobre 0,5 Mev. Las partículas ß de energías mayores a 0,07 Mev son capaces de penetrar la capa nominal de células protectoras de la piel humana (7 mg/cm2 o una distancia de 0,07 mm).
  • Las partículas ß de alta energía en su recorrido exhiben un alto poder de excitación. La desaceleración de partículas ß que pasan en las inmediaciones del campo electromagnético nuclear va acompañada de la producción de radiación electromagnética (rayos X); este fenómeno es conocido como efecto bremsstrahlung.
  • En el efecto bremsstrahlung, la producción de rayos X ocurre principalmente cuando la partícula ß de alta energía atraviesa sustancias formadas por átomos de alto peso molecular, cuando atraviesa sustancias de bajo peso molecular la partícula ß también se desacelera pero no ocurre la emisión de radiaciones X.

Radiación Gamma y rayos-X:

  • La energía de los fotones de las radiaciones g son del orden de los Mev y la de los rayos X en promedio un orden menores (0,1 Mev). Fundamentalmente son radiaciones electromagnéticas, que no poseen carga ni poseen masa en reposo, por lo tanto el efecto ionizante asociado a ellas proviene principalmente de reacciones de ionización secundarias. El mecanismo de interacción con la materia se puede explicar en términos de colisiones en el sentido clásico (intercambio de momentum y energía).
  • Existen tres mecanismos por los cuales la radiación g pierde energía, que es dependiente del medio por el cual esta se propaga:
  1. Efecto fotoeléctrico
  2. Efecto Compton
  3. Producción de pares iónicos
  • Por su naturaleza el poder de penetración de este tipo de radiación es obviamente de mayor alcance comparado con las radiaciones a y ß, por tal motivo, otra serie de precauciones adicionales tendrán que tenerse en cuenta para neutralizar su efecto biológico. Básicamente aumentando la densidad y espesor del recipiente que los contiene.

Emisión de Neutrones:

  • Un neutrón, espontáneamente emitido por núcleos pesados, es libre de viajar una gran distancia y principalmente frenado por colisión directa con los núcleos de la materia.
  • Un neutrón puede penetrar mas de un metro en el hormigón. Producto de la colisión con los núcleos el neutrón se desacelera (neutrón térmico). El neutrón interacciona desestabilizando el núcleo blanco y como consecuencia de esto generando nuevas radiaciones. Puesto que en ciertos núcleos la presencia de neutrones lentos genera fisiones, cabe hacer notar en este caso que la desestabilización del núcleo no proviene de la energía cinética extra que aporte el neutrón al núcleo, si no que de la perturbación de la estructura nuclear por la presencia de un neutrón adicional.

DOSIMETRÍA Y EFECTO BIOLÓGICO:

Dosis Absorbida:

  • Desde un punto de vista físico, la dosis radiactiva se define como la cantidad de energía por unidad de masa, depositada en cualquier medio por cualquier tipo de radiación ionizante. La unidad original de dosis absorbida es el rad, que corresponde a: 1 rad = 100 ergs/gr = 0.01 J /Kg

Dosis Equivalente:

  • Desde el punto de vista biológico, el concepto de dosis absorbida no es suficiente para explicar el efecto biológico específico que producen las diversas radiaciones en el organismo, la cual no es necesariamente la misma para los distintos tipos de radiación. Para obviar estas diferencias se ha establecido el concepto de dosis equivalente que es una medida de dosimetría biológica. La unidad internacional es el rem.
  • Operacionalmente esta unidad de dosis equivalente que cuantifica el daño biológico producido por radiaciones se define como: 1 rem = dosis absorbida (rads) x eficacia biológica relativa (EBR)
  • La nueva unidad de dosis equivalente aceptada internacionalmente es el Sievert (Sv): 1 Sievert (Sv) = 100 rem = 1 J/Kg.  

TABLA 1 ALGUNOS EMISORES BETA MAS CONOCIDOS

PARAMETROS H3 C14 Ca45 P32 Sr90
Vida media 12.28 a. 5739 a. 162.7 d. 14.29 d. 28.6 a.
Energía Máxima (MeV) 0.019 0.154 0.257 1.71 2.28
Rango en el aire (cm) 0.6 23 46 610 853
Rango en el agua (cm) 0.00006 0.029 0.06 0.8 1.10
Fracción* a través de la piel 0.11 0.37 0.95 0.97
Dosis# (mrad/h) 2.6 5.9 4.3 3.9
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