30 may. 2013

SISTEMA DE GESTION SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL Venezuela

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Blog Radiaciones

http://radiaciones.fisica.edu.uy/

Libro sobre radiaciones

Libro sobre radiaciones

Publicado: 1 junio 2011 en Materiales de cursos
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Dos investigadores de la Facultad de Ciencias de la Udelar, Gabriel González y Carolina Rabin, editaron un libro titulado “Para entender las radiaciones“. Ese libro se puede descargar gratuitamente del siguiente sitio web: http://divnuclear.fisica.edu.uy/libro/Para_entender_las_radiaciones.pdf
En la página también hay contenidos multimedia. Algunos temas que trata son la radiacion y la medicina (radiación y cáncer, embarazo, rayos x, mamografía, TAC, radioterapia) y sobre  la energía nuclear. El formato es muy ameno. Recomendable
Estaría buenísimo que aquellos que lo lean, (todo o una parte) o entren a los contenidos multimedia, escriban algún comentario. El “Inicio” de la página es :http://divnuclear.fisica.edu.uy/

La radiación en la vida cotidiana y laboral

Seguridad Medioambiental y Protección del Entorno.
 
 Expertos
Jesús Estrada Villegas

Ingeniero Superior en Electrónica
Licenciado en Ciencias Físicas
Master Ejecutivo en Dirección de Seguridad Global (MEDSEG)
Diplomado en Dirección de Seguridad Informática y Redes
Certified Information Systems Auditor (CISA)
Certified Information Systems Security Professional (CISSP)


Profesor del Master Ejecutivo en Dirección de Seguridad Global (MEDSEG)
Profesor del Master Ejecutivo en Dirección de Sistemas de Emergencia (MEDSEM)

Responsable de Desarrollo Informático

BELT IBÉRICA S.A.
jestrada@belt.es
La radiación en la vida cotidiana y laboral. ( 1ª parte )

Aunque se pueda considerar el concepto de radiación como lejano, desconocido o incluso pernicioso la realidad es que nos rodea de manera continua y persistente en todas las facetas de nuestra vida. Para comenzar a hablar de la radiación es necesario aclarar algunos conceptos básicos.

¿QUÉ ES LA RADIACIÓN?

Es el proceso de transmisión de ondas o partículas a través del espacio o de algún medio. En particular, La radiación electromagnética es independiente de la materia para su propagación, sin embargo, la velocidad, intensidad y dirección de su flujo de energía se ven influidos por la presencia de materia.

¿Cómo podemos clasificarla?

Un criterio básico de clasificación es el tipo de cambios que provocan sobre los átomos en los que actúa:
Radiación Ionizante:

Son radiaciones con energía necesaria para arrancar electrones de los átomos. Cuando un átomo queda con un exceso de carga eléctrica, ya sea positiva o negativa, se dice que se ha convertido en un ión (positivo o negativo). Son radiaciones ionizantes los rayos X, las radiaciones alfa, beta y gamma. Las radiaciones ionizantes pueden provocar reacciones y cambios químicos con el material con el cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los enlaces químicos de las moléculas o generar cambios genéticos en células reproductoras.
Radiación No ionizante:

Son aquellas que no son capaces de producir iones al interactuar con los átomos de un material.

LA RADIACIÓN NO IONIZANTE

Las ondas y campos electromagnéticos nos rodean continuamente y no sólo por las ondas invisibles de radio, televisión y microondas que atraviesan nuestro cuerpo de forma continua, sino que también las percibimos directamente a través de nuestra vista. De hecho, nuestro principal medio de conocimiento del mundo se basa en la captación de una delgada franja del espectro electromagnético, franja que corresponde con aquella en la que nuestro sol emite la mayor cantidad de energía.


Todo el espectro electromagnético se clasifica del modo reflejado en el gráfico siguiente:




Aunque la radiación visible puede ser muy perniciosa en circunstancias muy concretas (Haces láser de alta potencia o enfocados directamente a la retina), centraremos nuestros comentarios en la radiación electromagnética que no percibimos de forma directa.
Estas radiaciones son generadas por los tendidos eléctricos, los radares, las redes de comunicación de todo tipo y por equipos industriales y del hogar como los televisores y los hornos de microondas. Se diferencian de la luz visible en su menor frecuencia y en su mayor capacidad de penetración en la sustancia, y se pueden clasificar como radiaciones no ionizantes de alta (a) y baja (b) frecuencia.



Ante la proliferación de equipos eléctricos y electrónicos que generan radiaciones no ionizantes de alta y baja frecuencia, en los últimos años han comenzado a ser objeto de atención las posibles consecuencias de una exposición prolongada a este tipo de radiación.

Dentro de estos estudios, se considera que se produce un efecto biológico cuando la radiación origina algún cambio perceptible en el organismo, que no tiene porqué ser dañino, pudiendo ser inocuo, e incluso provechoso. El efecto más importante de las radiaciones no ionizantes de frecuencia superior a 1 megahertz y menor de 10 gigahertz (tipo “a” en al tabla) es el calentamiento inducido en los tejidos, fenómeno descrito por la ley de Faraday-Lenz y por la interacción dipolar con el agua. Incluso a niveles muy bajos de intensidad esta radiación produce pequeñas cantidades de calor, que son absorbidas por los procesos termorreguladores del organismo. Cuando la fuente de radiación es intensa y amplia, puede hacer que aumente la temperatura del cuerpo, el flujo sanguíneo y la sudoración. Si una persona es sometida a exposiciones muy intensas se pueden producir dolores de cabeza, náuseas, atontamiento y, eventualmente, un colapso circulatorio y la pérdida de la termorregulación del cuerpo, llegando a ser fatal en casos extremos.

Claramente, niveles tan altos de radiación sólo se pueden encontrar en lugares muy determinados, como las cercanías de potentes antenas de frecuencia modulada. Estas antenas se sitúan usualmente en puntos de difícil acceso, en el extremo de altas torres, y no ofrecen peligro directo. No obstante, las personas que trabajan en los sectores de la radiodifusión y comunicación, pueden estar expuestas a campos de intensidad elevada si realizan su actividad muy cerca de antenas transmisoras o de sistemas de radar.


Las fuentes que emiten la mayoría de la radiación en nuestro entorno inmediato se pueden clasificar según se localicen en el ambiente público, la vivienda o el puesto de trabajo. La mayor parte de la radiación observada en la vía pública procede de antenas emisoras de radio, televisión y de equipos de telecomunicaciones. La exposición a la radiación emitida por estos últimos equipos es, en promedio, inferior a la radiada por los aparatos de televisión en la vivienda. Los niveles mas elevados de radiación se registran en zonas situadas en las inmediaciones de emplazamientos de transmisores o sistemas de radar.

Entre las fuentes de radiación en la vivienda figuran los hornos de microondas, los teléfonos móviles, los dispositivos de alarma antirrobo y los televisores. Los hornos de microondas, que en principio podrían originar niveles de radiofrecuencias muy elevados, están sujetos a normas estrictas de calidad que limitan las fugas de radiación. En general, el nivel básico de radiación de los equipos electrodomésticos es razonablemente bajo, aunque a veces podamos percibir sensaciones desagradables cerca de un microondas en funcionamiento, focalizadas en la región ventral y órganos blandos.

La radiación en el puesto de trabajo se puede originar en los calentadores dieléctricos empleados para laminación de maderas y sellado de plásticos, calentadores por corrientes de inducción, hornos de microondas para uso industrial, equipos de diatermia para tratar la inflamación y el dolor, y los aparatos de electrocirugía para cortar y soldar tejidos. Siempre existe la posibilidad de que el personal que trabaja con estos equipos sufra un exceso de radiación, por lo que se deben de cumplir estrictamente las normas y regulaciones establecidas para estos casos.

La Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones No Ionizantes (International Comission on Non Ionizing Radiation Protection ICNIRP), organización no gubernamental reconocida oficialmente por la Organización Mundial de la Salud (OMS), ha establecido límites admisibles para la exposición a campos de radiofrecuencias. Las directrices de la ICNIRP se basan en la evaluación de los efectos biológicos que poseen consecuencias demostradas para la salud, y están sujetas a cambios a medida que avanza la investigación y el conocimiento sobre el tema.

Afortunadamente, los niveles promedio de radiación que se observan habitualmente en la vía pública y la vivienda, actualmente, se encuentran muy por debajo de los límites admisibles de radiación fijados por el ICNIRP
Hasta el momento existen pocas evidencias acerca de la existencia de relación causa-efecto entre la exposición a las radiofrecuencias y enfermedades como el cáncer, aunque algunos estudios recientes sugieren que las radiofrecuencias pueden inducir el crecimiento de tumores en animales.

Las mayores evidencias se refieren a campos intensos como los que se encuentran en ambiente industrial. En investigaciones realizadas en trabajadores expuestos a niveles significativos de radiación se han encontrado correlaciones que indican un cierto incremento del riesgo de contraer leucemia. Pero existen dudas razonables acerca de si los resultados se deben a los campos electromagnéticos o a algún otro agente también presente en el entorno de trabajo.

Las investigaciones de todo tipo continúan actualmente, fundamentalmente en Europa y EE.UU. La Agencia Internacional para Investigaciones Contra el Cáncer de Lyon, Francia, dirige un estudio sobre el cáncer y los teléfonos móviles que debe finalizar en el año 2004 y abarca 13 países, 8 de ellos en Europa.


Sobre este tema, la supuesta actividad cancerígena de los teléfonos móviles, ya se han presentado las primeras demandas contra la industria. En mayo de 1993 se estableció una demanda contra la NEC Corporation, fabricante de teléfonos móviles, argumentando que el tumor cerebral de un afectado había sido causado por las radiaciones electromagnéticas emitidas por su teléfono. El caso fue finalmente desestimado en los tribunales por falta de evidencias, pero la controversia acerca de la seguridad de los teléfonos móviles aún continúa.

El principal argumento de este tipo de demandas es que aunque los móviles transmiten a muy baja potencia, la cercanía de la antena provoca que el usuario absorba cantidades significativas de radiación en zonas muy sensibles.

Actualmente se pueden encontrar informes sobre diferentes investigaciones realizadas en grandes grupos de personas o animales, pero con resultados totalmente contradictorios. Una investigación publicada en septiembre de 2000 por el Journal of the American Medical Association no encuentra riesgos significativos en el uso apropiado de los móviles mientras que en enero de 2001, un artículo del Journal of Epidemiology concluía que estos usuarios son tres veces más propenso a desarrollar cáncer en alguna zona de la cabeza que quienes no los usan.

Lo cierto es que aún existe muy poca información acerca del efecto a largo plazo provocado por las radiaciones de baja potencia de los móviles... lo cierto es que, hasta el momento, el único problema de salud que parece estar asociado directamente al uso de estos teléfonos es el incremento de los accidentes de tráfico causados por los que los usan durante la conducción.

El nuevo símbolo de la radiación

El nuevo símbolo de la radiación http://desenchufados.net/el-nuevo-simbolo-de-la-radiacion/

Publicado por el 24 mayo 11, a las 10 : 03 AM Imprimir artículo
La imagen que ilustra este post es, a partir de ahora, el nuevo símbolo internacional de la alerta por radiación ionizante. Las ondas, la calavera y la cruz de huesos, y la persona corriendo ha sido introducido para sustituir al a la señal que todos conocemos, la del trébol con el fondo amarillo.
El nuevo símbolo ha sido creado por la International Atomic Energy Agency (IAEA) en colaboración con la International Organization for Standardization (ISO) para ayudar a reducir muertes y lesiones graves de la exposición accidental a grandes fuentes radiactivas. Servirá como una advertencia complementaria a la de trébol, que no tiene significado intuitivo y tiene poco reconocimiento más allá de los educados en su significado.
“Creo que el reconocimiento internacional de los conocimientos específicos de ambas organizaciones asegurará que la nueva norma será aceptada y aplicada por los gobiernos y la industria para mejorar la seguridad de las aplicaciones nucleares, protección de las personas y el medio ambiente,” dijo la Sra. Eliana Amaral, Director de la División de Seguridad Radiológica, del Transporte y de residuos, del IAEA.
El nuevo símbolo está destinado a alertar, en cualquier lugar y a cualquier persona de los posibles peligros de estar cerca de una fuente de radiación ionizante. Es  el resultado de un proyecto de cinco años realizado en 11 países de todo el mundo durante el cual fue probado con diferentes grupos de población – edades mixtas, diferentes niveles educativos, hombres y mujeres – para asegurarse de que su mensaje de “peligro – manténgase alejado”, fuera muy claro y entendido por todos.
“No podemos enseñar al mundo acerca de la radiación,” dijo Carolyn Mac Kenzie, especialista en radiación del IAEA que ayudó a desarrollar el símbolo, “pero podemos advertir a la gente acerca de las fuentes peligrosas por el precio de una pegatina”.
El nuevo símbolo, desarrollado por expertos en comportamiento humano, artistas gráficos y expertos en protección radiológica, fue probado por el Instituto Gallup en un total de 1650 personas en Brasil, México, Marruecos, Kenya, Arabia Saudí, China, India, Tailandia, Polonia, Ucrania y los Estados Unidos.
El símbolo pretende ser utilizado para las categorías 1, 2 y 3 del IAEA, fuentes definidas como fuentes peligrosas capaces de muerte o lesiones graves, como irradiadores de alimentos, máquinas de radioterapia para el tratamiento del cáncer y las unidades de radiografía industrial. El símbolo se va a colocar en la caja del dispositivo de la fuente, como una advertencia de no desmontar el dispositivo, pero no será visible durante el uso normal de este. Por lo tanto no se encontrará en puertas de acceso, contenedores… etc.
“El nuevo símbolo de advertencia de radiación ionizante (ISO 21482) es el último resultado exitoso de la cooperación de larga data entre el IAEA y la ISO. Animamos a la rápida adopción del símbolo por la comunidad internacional”, dijo el Secretario General de ISO Alan Bryden.
Muchos fabricantes de fuentes radiactivas planean utilizar el símbolo próximamente en las máquinas de nueva construcción. La IAEA está desarrollando estrategias para incorporar el símbolo en las máquinas en funcionamiento.
Vía | WTF? | IAEA

Efectos sobre la salud de las radiaciones ionizantes

Efectos sobre la salud de las radiaciones ionizantes

Imagen de redacció
Autor: 
Los últimos acontecimientos acaecidos en el complejo nuclear de Fukushima I, a raíz del terremoto y posterior tsunami que asoló el noreste de Japón, han puesto de nuevo en pie de guerra tanto a los defensores como a los detractores de la energía nuclear como medio para la obtención de energía eléctrica.

fukushima.jpg

En cualquier caso, ha venido a provocar una nueva oleada de preocupación en la opinión pública sobre los efectos sobre la salud que un incidente o accidente nuclear puede provocar, en un tema sobre el que existe un alto grado de sensibilidad, en parte por la gravedad de las situaciones que se pueden plantear (en la memoria se tienen accidentes muy graves como Chernobyl) y sobre todo por la avalancha de información que llega en muchos casos de manera sensacionalista y que contribuye a todo menos a tener una opinión más amable sobre el tema radiactivo.
Desde que a finales del siglo XIX se descubrieron los rayos X y la radiactividad, con sus consiguientes avances y aplicaciones en la vida cotidiana, uno de los fines que se ha perseguido es la utilización de este fenómeno físico con las medidas de seguridad adecuadas para que la incidencia de su utilización en la salud sea la mínima posible.
Uno de los usos más extendidos de las radiaciones ionizantes es en el ámbito sanitario, en las especialidades de Radiodiagnóstico, Radioterapia y Medicina Nuclear. En la legislación aplicada en materia de protección radiológica a los profesionales expuestos en estos campos aparecen de manera muy clara los límites de dosis que se deben aplicar en condiciones normales de trabajo, valores que suelen ser objeto de revisión con el fin de proporcionar unas condiciones seguras de trabajo.

Zona a controlarLímite de dosis
Cuerpo
100 mSv en 5 años, con un máximo de 50 mSv en un año
Cristalino
150 mSv anual
Extremidades
500 mSv anual
Piel
500 mSv anual
Feto
1 mSv desde la comunicación del embarazo hasta el final del mismo
Público
1 mSv anual

Tabla I: Límites de dosis para trabajadores profesionalmente expuestos a radiaciones ionizantes y miembros del público (R.D. 783/2001 Reglamento de Protección Sanitaria contra las Radiaciones Ionizantes)
La pregunta que nos podemos hacer inicialmente es: ¿qué son las radiaciones ionizantes y cuáles son los efectos sobre la salud?
Las radiaciones ionizantes son aquellas radiaciones con suficiente energía para que sean capaces de ionizar la materia donde impacten, es decir arrancar electrones de los átomos que la forman.
Cuando la materia ionizada pertenece a un ser vivo se puede ver afectada la funcionalidad y morfología de la zona afectada, poniéndose en marcha los procesos de reparación y regeneración de misma. Pero si estos procesos no son efectivos, podemos estar ante el inicio de un efecto biológico.
Los efectos biológicos pueden ser de dos tipos:
  • Probabilísticos, aquéllos para los que no existe una dosis umbral a partir del cual aparezcan de manera segura, sino que se rigen por un fenómeno probabilístico, es decir, a mayor exposición mayor probabilidad de que aparezcan. Son algunos tipos de tumores y mutaciones genéticas
  • Deterministas, que se rigen por la existencia de una dosis límite a partir de la cual se manifestarán, con mayor o menor gravedad en función de la magnitud en que se haya sobrepasado esa dosis límite. Buenos ejemplos son esterilidad, cataratas, radiodermitis, disminución en la producción de células sanguíneas
La Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) estima que con los límites de dosis actualmente vigentes tanto para trabajadores expuestos como para miembros del público, la incidencia de aparición de efectos probabilísticos está dentro de unos valores de riesgos absolutamente aceptables dentro de la incidencia de aparición de tumores por otros motivos diferentes.
Respecto a la aparición de efectos deterministas, marca unos valores a partir de los cuales aparecerán con un período de latencia mayor o menor:

EfectoÓrgano/tejidoTiempo para desarrollar el efectoDosis absorbida (Gy)
Esterilidad temporal
Testículos
3-9 semanas
~ 0,1
Esterilidad permanente
Testículos
3 semanas
 ~ 6
Esterilidad permanente
Ovarios
< 1 semana
~3
Depresión del proceso de formación de sangre
Médula ósea
3-7 días
~ 0,5
Quemaduras en la piel
Piel (grandes áreas)
2-3 semanas
5-10
Pérdida temporal de pelo
Piel
2-3 semanas
 ~ 4
Cataratas
Ojo
Varios años
~ 1,5

Tabla II: Estimación del umbral de dosis absorbida aguda para incidencias del 1%, tras las exposición de cuerpo entero a radiación gamma ( ICRP publicación nº 103, 2007)
El organismo siempre reacciona como un todo ante la agresión de una de sus partes, respondiendo de manera más o menos intensa según la relevancia y la magnitud de los órganos agredidos. La respuesta orgánica a la radiación es el conjunto de signos y síntomas que aparecen tras la exposición a las radiaciones ionizantes.
Cuando se irradia el organismo entero a altos valores de dosis y en un corto periodo de tiempo (exposición aguda), el efecto que se puede producir es más grave. Para todas las especies de seres vivos existe un tiempo de supervivencia tras la irradiación que depende de la dosis administrada. Con objeto de poder comparar los efectos letales de distintos niveles de dosis, se suele utilizar el concepto de dosis letal 50/30 DL50/30 que significa la dosis letal necesaria para matar al 50% de la población expuesta al cabo de 30 días. En la Tabla III se presenta la dosis letal para diversas especies, mostrando que cuanto más simple es el organismo menor es su radiosensibilidad.

EspecieDL50/30 (Gy)
Bacterias
> 1000
Peces
20
Pollo
6
Mono
4
Hombre
2,5 - 4


En la respuesta del individuo adulto a la irradiación aguda, existen tres tipos de síndrome orgánico total: hematopoyético, gastrointestinal y del sistema nervioso central.
Síndrome HEMATOPOYÉTICO: se produce con dosis de 1-10Gy. Hay varias fases:
  • fase prodrómica: en pocas horas aparición de vómitos, náuseas y diarreas
  • fase latente: desaparición de síntomas durante varios días (según dosis recibida)
  • fase de enfermedad hematopoyética: a partir de la 3ª semana aparece leucopenia y plaquetopenia marcadas, inmunidad deprimida con aparición de infecciones graves, hemorragias. Si se han recibido dosis inferiores a 3Gy y un tratamiento adecuado se puede iniciar la recuperación a partir de la 5ª semana
 
Síndrome GASTROINTESTINAL: su intervalo de dosis se sitúa por encima de 5Gy y la Dosis Letal 100% para el hombre está situada entre 6 y 10Gy.
  • fase prodrómica: en pocas horas aparición de vómitos, náuseas y diarreas
  • fase latente: desaparición de síntomas desde el 2º al 5º día post-irradiación
  • fase de enfermedad gastrointestinal: vuelven a aparecer los vómitos, náuseas, diarreas con fiebre, con lesión del tramo gastrointestinal. El intestino delgado pierde su mucosa, apareciendo un cuadro de mala absorción con pérdida de líquidos, proteínas y electrolitos por vía digestiva, con la consiguiente deshidratación y hemorragias intestinales. Se favorece una estado de infección generalizada si hay un estado de leucopenia

Síndrome del SISTEMA NERVIOSO CENTRAL: se produce a dosis superiores a 50Gy, aunque este sistema se puede afectar con dosis superiores a 20Gy.
  • fase prodrómica: rápidamente y su duración es a veces de minutos. Hay náuseas, vómitos, síntomas psíquicos, confusión, irritabilidad, síntomas neurológicos como disminución de conciencia, sensación de quemazón en la piel, etc.
  • fase latente: dura escasas horas, con una mejoría aparente de los síntomas
  • fase de enfermedad neurológica: A las 4-6 horas de irradiación aparición de sintomatología neurológica, convulsiones, ataxia, grados progresivos de coma, para sobrevenir la muerte, a los 2-3 días post-exposición. La causa de la muerte es un cuadro de hipertensión endocraneal muy fuerte, con edema cerebral, hemorragias y meningitis aséptica, por afectación vascular
Todos los valores recogidos nos muestran que la aparición de efectos biológicos deterministas a corto plazo precisa de una exposición grande de radiación para su manifestación, y que el hecho de estar expuesto a dosis muy bajas por cuestiones laborales o por haberse sometido a una prueba de diagnóstico no tiene por qué suponer un aumento significativo de riesgo de padecer un efecto probabilístico.

Más información:

  • Dosis absorbida: en Radiobiología, Radiología Clínica y Protección Radiológica, la dosis absorbida, D, es la magnitud física básica de dosis y se utiliza para todos los tipos de radiación ionizante y cualquier geometría de irradiación. Está definida por el cociente entre dE y dm, dónde dE es la energía media impartida por la radiación ionizante a la masa dm, es decir:
D = dE/dm
     La unidad del Sistema Internacional de la dosis absorbida es J·kg-1 y su nombre especial es el Gray (Gy)
  • Para especificar los límites de exposición son empleadas las magnitudes de protección. La definición de las magnitudes de protección está basada en ladosis absorbida promedio, DT,R en el volumen de un órgano o tejido específico T debida a la radiación de tipo R. La magnitud de protección es la dosis equivalente en un órgano o tejido, HT, está definida por:
HT = ?wR ·DT,R
donde wR es el factor de ponderación para la radiación R. La suma se realiza para todos los tipos de radiaciones involucrados.  La unidad de  dosis equivalente es el J·kg-1 y tiene como nombre especial el Sievert (Sv)
  • Dosimetría: Determinación de la dosis absorbida en un material de interés biológico y los fenómenos que la radiación induce en el mismo.

Ref:  ICRP nº 103 "Recomendaciones 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica" ISBN:978-84-691-5410-G


Bibliografia:

  • Publicación nº 103 ICRP "Las Recomendaciones 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica" ISBN:978-84-691-5410-G
  • Real Decreto 783/2001 Reglamento de Protección Sanitaria contra las Radiaciones Ionizantes (BOE nº178, 26 de julio de 2001)
  • www.csn.es
  • www.unscear.org
  • Radiaciones ionizantes: Utilización y riesgos I  Xavier Ortega, Jaume Jorba. Institut de Tècniques Energètiques. UPC ISBN: 84-8301-088-7

Radiactividad

Radiactividad

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Diagrama de Segrè. El color indica el periodo de semidesintegración de los isótopos radiactivos conocidos, también llamado semivida. Observe que un ligero exceso de neutrones favorece la estabilidad en átomos pesados.
Diagrama de Segrè indicando el tipo de decaimiento más probable.
La radiactividad o radioactividad1 es un fenómeno físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros. Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, inestables, que son capaces de transformarse, o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables.
La radiactividad ioniza el medio que atraviesa. Una excepción lo constituye el neutrón, que posee carga neutra (igual carga positiva como negativa), pero ioniza la materia en forma indirecta. En las desintegraciones radiactivas se tienen varios tipos de radiación: alfa, beta, gamma y neutrones.
La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son "inestables", es decir, que se mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que, para alcanzar su estado fundamental, deben perder energía. Lo hacen en emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética. Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo rayos X) o de sus nucleones (rayo gamma) o variando el isótopo (al emitir desde el núcleo electrones, positrones, neutrones, protones o partículas más pesadas), y en varios pasos sucesivos, con lo que un isótopo pesado puede terminar convirtiéndose en uno mucho más ligero, como el uranio que, con el transcurrir de los siglos, acaba convirtiéndose en plomo.
La radiactividad se aprovecha para la obtención de energía nuclear, se usa en medicina (radioterapia y radiodiagnóstico) y en aplicaciones industriales (medidas de espesores y densidades, entre otras).
La radiactividad puede ser:
  • Natural: manifestada por los isótopos que se encuentran en la naturaleza.
  • Artificial o inducida: manifestada por los radioisótopos producidos en transformaciones artificiales.

Índice

Radiactividad natural

En 1896 Henri Becquerel descubrió que ciertas sales de uranio emiten radiaciones espontáneamente, al observar que velaban las placas fotográficas envueltas en papel negro. Hizo ensayos con el mineral en caliente, en frío, pulverizado, disuelto en ácidos y la intensidad de la misteriosa radiación era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, que recibió el nombre de radiactividad, no dependía de la forma física o química en la que se encontraban los átomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del átomo.
El estudio del nuevo fenómeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente al matrimonio de Marie y Pierre Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas: el torio, el polonio y el radio. La intensidad de la radiación emitida era proporcional a la cantidad de uranio presente, por lo que Marie Curie dedujo que la radiactividad es una propiedad atómica. El fenómeno de la radiactividad se origina exclusivamente en el núcleo de los átomos radiactivos. Se cree que se origina debido a la interacción neutrón-protón. Al estudiar la radiación emitida por el radio, se comprobó que era compleja, pues al aplicarle un campo magnético parte de ella se desviaba de su trayectoria y otra parte no.
Pronto se vio que todas estas reacciones provienen del núcleo atómico que describió Ernest Rutherford en 1911, quien también demostró que las radiaciones emitidas por las sales de uranio pueden ionizar el aire y producir la descarga de cuerpos cargados eléctricamente.
Con el uso del neutrón, partícula teorizada en 1920 por Ernest Rutherford, se consiguió describir la radiación beta.
En 1932, James Chadwick descubrió la existencia del neutrón que Rutherford había predicho en 1920, e inmediatamente después Enrico Fermi descubrió que ciertas radiaciones emitidas en fenómenos no muy comunes de desintegración son en realidad neutrones.

Radiactividad artificial

Símbolo utilizado tradicionalmente para indicar la presencia de radiactividad.
Nuevo símbolo de advertencia de radiactividad adoptado por la ISO en 2007 para fuentes que puedan resultar peligrosas. Estándar ISO #21482.
La radiactividad artificial, también llamada radiactividad inducida, se produce cuando se bombardean ciertos núcleos estables con partículas apropiadas. Si la energía de estas partículas tiene un valor adecuado, penetran el núcleo bombardeado y forman un nuevo núcleo que, en caso de ser inestable, se desintegra después radiactivamente. Fue descubierta por los esposos Jean Frédéric Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie, bombardeando núcleos de boro y de aluminio con partículas alfa. Observaron que las sustancias bombardeadas emitían radiaciones (neutrones libres) después de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las partículas de bombardeo.
En 1934 Fermi se encontraba en un experimento bombardeando núcleos de uranio con los neutrones recién descubiertos. En 1938, en Alemania, Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmann verificaron los experimentos de Fermi. En 1939 demostraron que una parte de los productos que aparecían al llevar a cabo estos experimentos era bario. Muy pronto confirmaron que era resultado de la división de los núcleos de uranio: la primera observación experimental de la fisión. En Francia, Jean Frédéric Joliot-Curie descubrió que, además del bario, se emiten neutrones secundarios en esa reacción, lo que hace factible la reacción en cadena.
También en 1932, Mark Oliphant teorizó sobre la fusión de núcleos ligeros (de hidrógeno), y poco después Hans Bethe describió el funcionamiento de las estrellas con base en este mecanismo.
El estudio de la radiactividad permitió un mayor conocimiento de la estructura del núcleo atómico y de las partículas subatómicas. Se abrió la posibilidad de convertir unos elementos en otros. Incluso se hizo realidad el ancestral sueño de los alquimistas de crear oro a partir de otros elementos, como por ejemplo átomos de mercurio, aunque en términos prácticos el proceso de convertir mercurio en oro no resulta rentable debido a que el proceso requiere demasiada energía.
El 15 de marzo de 1994, la Agencia Internacional de la Energía Atómica (AIEA) dio a conocer un nuevo símbolo de advertencia de radiactividad con validez internacional. La imagen fue probada en 11 países.

Clases y componentes de la radiación

Clases de radiación ionizante y cómo detenerla.
Las partículas alfa (núcleos de helio) se detienen al interponer una hoja de papel. Las partículas beta (electrones y positrones) no pueden atravesar una capa de aluminio. Sin embargo, los rayos gamma (fotones de alta energía) necesitan una barrera mucho más gruesa, y los más energéticos pueden atravesar el plomo.
Se comprobó que la radiación puede ser de tres clases diferentes, conocidas como partículas, desintegraciones y radiación:
  1. Partícula alfa: Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (núcleos de helio). Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes, aunque muy ionizantes. Son muy energéticas. Fueron descubiertas por Rutherford, quien hizo pasar partículas alfa a través de un fino cristal y las atrapó en un tubo de descarga. Este tipo de radiación la emiten núcleos de elementos pesados situados al final de la tabla periódica (A >100). Estos núcleos tienen muchos protones y la repulsión eléctrica es muy fuerte, por lo que tienden a obtener N aproximadamente igual a Z, y para ello se emite una partícula alfa. En el proceso se desprende mucha energía, que se convierte en la energía cinética de la partícula alfa, por lo que estas partículas salen con velocidades muy altas.
  2. Desintegración beta: Son flujos de electrones (beta negativas) o positrones (beta positivas) resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando éste se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnéticos. Es más penetrante, aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto, cuando un átomo expulsa una partícula beta, su número atómico aumenta o disminuye una unidad (debido al protón ganado o perdido). Existen tres tipos de radiación beta: la radiación beta-, que consiste en la emisión espontánea de electrones por parte de los núcleos; la radiación beta+, en la que un protón del núcleo se desintegra y da lugar a un neutrón, a un positrón o partícula Beta+ y un neutrino, y por último la captura electrónica que se da en núcleos con exceso de protones, en la cual el núcleo captura un electrón de la corteza electrónica, que se unirá a un protón del núcleo para dar un neutrón.
  3. Radiación gamma: Se trata de ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo u hormigón para detenerlas. En este tipo de radiación el núcleo no pierde su identidad, sino que se desprende de la energía que le sobra para pasar a otro estado de energía más baja emitiendo los rayos gamma, o sea fotones muy energéticos. Este tipo de emisión acompaña a las radiaciones alfa y beta. Por ser tan penetrante y tan energética, éste es el tipo más peligroso de radiación.
Las leyes de desintegración radiactiva, descritas por Frederick Soddy y Kasimir Fajans, son:
  • Cuando un átomo radiactivo emite una partícula alfa, la masa del átomo (A) resultante disminuye en 4 unidades y el número atómico (Z) en 2.
  • Cuando un átomo radiactivo emite una partícula beta, el número atómico (Z) aumenta o disminuye en una unidad y la masa atómica (A) se mantiene constante.
  • Cuando un núcleo excitado emite radiación gamma, no varía ni su masa ni su número atómico: sólo pierde una cantidad de energía (donde "h" es la constante de Planck y "ν" es la frecuencia de la radiación emitida).
Las dos primeras leyes indican que, cuando un átomo emite una radiación alfa o beta, se transforma en otro átomo de un elemento diferente. Este nuevo elemento puede ser radiactivo y transformarse en otro, y así sucesivamente, con lo que se generan las llamadas series radiactivas.

Causa de la radiactividad

En general son radiactivas las sustancias que no presentan un balance correcto entre protones o neutrones, tal como muestra el gráfico que encabeza este artículo. Cuando el número de neutrones es excesivo o demasiado pequeño respecto al número de protones, se hace más difícil que la fuerza nuclear fuerte debida al efecto del intercambio de piones pueda mantenerlos unidos. Eventualmente, el desequilibrio se corrige mediante la liberación del exceso de neutrones o protones, en forma de partículas α que son realmente núcleos de helio, y partículas β, que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad, ya mencionados:
  • Radiación α, que aligera los núcleos atómicos en 4 unidades másicas, y cambia el número atómico en dos unidades.
  • Radiación β, que no cambia la masa del núcleo, ya que implica la conversión de un protón en un neutrón o viceversa, y cambia el número atómico en una sola unidad (positiva o negativa, según si la partícula emitida es un electrón o un positrón).
La radiación γ, por su parte, se debe a que el núcleo pasa de un estado excitado de mayor energía a otro de menor energía, que puede seguir siendo inestable y dar lugar a la emisión de más radiación de tipo α, β o γ. La radiación γ es, por tanto, un tipo de radiación electromagnética muy penetrante, ya que tiene una alta energía por fotón emitido.

Período de semidesintegración radiactiva

La desintegración radiactiva se comporta en función de la ley de decaimiento exponencial:
N(t)=N_0e^{-\lambda t}\,
donde:
N(t) es el número de radionúclidos existentes en un instante de tiempo t.
N_0 es el número de radionúclidos existentes en el instante inicial t=0.
\lambda, llamada constante de desintegración radiactiva, es la probabilidad de desintegración por unidad de tiempo. A partir de la definición de actividad (ver Velocidad de desintegración), es evidente que la constante de desintegración es el cociente entre el número de desintegraciones por segundo y el número de átomos radiactivos (\lambda = A/N \,\!).
Se llama tiempo de vida o tiempo de vida media de un radioisótopo el tiempo promedio de vida de un átomo radiactivo antes de desintegrarse. Es igual a la inversa de la constante de desintegración radiactiva (\tau = 1/\lambda \,\!).
Al tiempo que transcurre hasta que la cantidad de núcleos radiactivos de un isótopo radiactivo se reduzca a la mitad de la cantidad inicial se le conoce como periodo de semidesintegración, período, semiperiodo, semivida o vida media (no confundir con el ya mencionado tiempo de vida) (T_{1/2} = ln(2)/\lambda \,\!). Al final de cada período, la radiactividad se reduce a la mitad de la radiactividad inicial. Cada radioisótopo tiene un semiperiodo característico, en general diferente del de otros isótopos.
Ejemplos:
Isótopo Periodo Emisión
Uranio-238 4510 millones de años Alfa
Carbono-14 5730 años Beta
Cobalto-60 5,271 años Gamma
Radón-222 3,82 días Alfa

Velocidad de desintegración

La velocidad de desintegración o actividad radiactiva se mide en Bq, en el SI. Un becquerel vale 1 desintegración por segundo. También existen otras unidades: el rutherford, que equivale a 106 desintegraciones por segundo, o el curio, Ci, que equivale idénticamente a 3,7·1010 desintegraciones por segundo (unidad basada en la actividad de 1 g de 226Ra que es cercana a esa cantidad). Empíricamente se ha determinado que la velocidad de desintegración es la tasa de variación del número de núcleos radiactivos por unidad de tiempo:
A(t) = -\frac{dN(t)}{dt}
Dada la ley de desintegración radiactiva que sigue N(t) (ver Periodo de semidesintegración), es evidente que:
A(t) = - \left(-\lambda N_0\right) e^{-\lambda t} = A_0 e^{-\lambda t},
donde:
A(t) \,\! es la actividad radiactiva en el instante t \,\!.
A_0 \,\! es la actividad radiactiva inicial (cuando t=0 \,\!).
e\,\! es la base de los logaritmos neperianos.
t\,\! es el tiempo transcurrido.
\lambda \,\! es la constante de desintegración radiactiva propia de cada radioisótopo.
La actividad también puede expresarse en términos del número de núcleos a partir de su propia definición. En efecto:
A(t) = - \left(-\lambda N_0\right) e^{-\lambda t} = \lambda N(t)

Contador Geiger

Un contador Geiger es un instrumento que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar. Cuando una partícula radiactiva se introduce en un contador Geiger, produce un breve impulso de corriente eléctrica. La radiactividad de una muestra se calcula por el número de estos impulsos. Está formado, normalmente, por un tubo con un fino hilo metálico a lo largo de su centro. El espacio entre ellos está aislado y relleno de un gas, y con el hilo a unos 1000 voltios relativos con el tubo. Un ion o electrón penetra en el tubo (o se desprende un electrón de la pared por los rayos X o gamma) desprende electrones de los átomos del gas y que, debido al voltaje positivo del hilo central, son atraídos hacia el hilo. Al hacer esto ganan energía, colisionan con los átomos y liberan más electrones, hasta que el proceso se convierte en un alud que produce un pulso de corriente detectable. Relleno de un gas adecuado, el flujo de electricidad se para por sí mismo o incluso el circuito eléctrico puede ayudar a pararlo. Al instrumento se le llama un "contador" debido a que cada partícula que pasa por él produce un pulso idéntico, permitiendo contar las partículas (normalmente de forma electrónica) pero sin decirnos nada sobre su identidad o su energía (excepto que deberán tener energía suficiente para penetrar las paredes del contador). Los contadores de Van Allen estaban hechos de un metal fino con conexiones aisladas en sus extremos.

Riesgos para la salud

El riesgo para la salud no sólo depende de la intensidad de la radiación y de la duración de la exposición, sino también del tipo de tejido afectado y de su capacidad de absorción. Por ejemplo, los órganos reproductores son 50 veces más sensibles que la piel.

Consecuencias para la salud de la exposición a las radiaciones ionizantes

Los efectos de la radiactividad sobre la salud son complejos. Dependen de la dosis absorbida por el organismo. Como no todas las radiaciones tienen la misma nocividad, se multiplica cada radiación absorbida por un coeficiente de ponderación para tener en cuenta las diferencias. Esto se llama dosis equivalente, que se mide en sieverts (Sv), ya que el becquerel, para medir la peligrosidad de un elemento, erróneamente considera idénticos los tres tipos de radiaciones (alfa, beta y gamma). Una radiación alfa o beta es relativamente poco peligrosa fuera del cuerpo. En cambio, es extremadamente peligrosa cuando se inhala. Por otro lado, las radiaciones gamma son siempre dañinas, puesto que se neutralizan con dificultad.

Dosis aceptable de irradiación

Hasta cierto punto, las radiaciones naturales (emitidas por el medio ambiente) son inofensivas. El promedio de tasa de dosis equivalente medida a nivel del mar es de 0,00012 mSv/h (0,012 mrem/h).
La dosis efectiva (suma de las dosis recibida desde el exterior del cuerpo y desde su interior) que se considera que empieza a producir efectos en el organismo de forma detectable es de 100 mSv (10 rem) en un periodo de 1 año.2
Los métodos de reducción de la dosis son: 1) reducción del tiempo de exposición, 2) aumento del blindaje y 3) aumento de la distancia a la fuente radiante.
A modo de ejemplo, se muestran las tasas de dosis en la actualidad utilizadas en una central nuclear para establecer los límites de permanencia en cada zona, el personal que puede acceder a ellas y su señalización:
Zona Dosis
Zona gris o azul de 0,0025 a 0,0075 mSv/h
Zona verde de 0,0075 a 0,025 mSv/h
Zona amarilla de 0,025 a 1 mSv/h
Zona naranja de 1 a 100 mSv/h
Zona roja > 100 mSv/h

Dosis efectiva permitida

La dosis efectiva es la suma ponderada de dosis equivalentes en los tejidos y órganos del cuerpo procedentes de irradiaciones internas y externas. En la Unión Europea, la Directiva 96/29/EURATOM limita la dosis efectiva para trabajadores expuestos a 100 mSv durante un período de cinco años consecutivos, con una dosis efectiva máxima de 50 mSv en cualquier año, y existen otros límites concretos de dosis equivalentes en determinadas zonas del cuerpo, como el cristalino, la piel o las extremidades, además de límites concretos para mujeres embarazadas o lactantes. Para la población general, el límite de dosis efectiva es de 1 mSv por año, aunque en circunstancias especiales puede permitirse un valor de dosis efectiva más elevado en un único año, siempre que no se sobrepasen 5 mSv en cinco años consecutivos.3
En el caso de intervenciones (emergencias radiológicas), sin embargo, estos límites no son aplicables. En su lugar se recomienda que, cuando puedan planificarse las acciones, se utilicen niveles de referencia. En estos casos, las actuaciones comienzan cuando la dosis al público puede superar los 10 mSv en dos días (permanencia en edificios). En cuanto a los trabajadores, se intentará que la dosis que reciban sea siempre inferior al límite anual, salvo en medidas urgentes (rescate de personas, situaciones que evitarían una dosis elevada a un gran número de personas, impedir situaciones catastróficas). En estos casos se intentará que no se supere el doble del límite de dosis en un solo año (100 mSv), excepto cuando se trate de salvar vidas, donde se pondrá empeño en mantener las dosis por debajo de 10 veces ese límite (500 mSv). Los trabajadores que participen en acciones que puedan alcanzar este nivel de 500 mSv deberán ser informados oportunamente y deberán ser voluntarios.4
La dosis efectiva es una dosis acumulada. La exposición continua a las radiaciones ionizantes se considera a lo largo de un año, y tiene en cuenta factores de ponderación que dependen del órgano irradiado y del tipo de radiación de que se trate.
La dosis efectiva permitida para alguien que trabaje con radiaciones ionizantes (por ejemplo, en una central nuclear o en un centro médico) es de 100 mSv en un periodo de 5 años, y no se podrán superar en ningún caso los 50 mSv en un mismo año. Para las personas que no trabajan con radiaciones ionizantes, este límite se fija en 1 mSv al año. Estos valores se establecen por encima del fondo natural (que en promedio es de 2,4 mSv al año en el mundo).
Las diferencias en los límites establecidos entre trabajadores y otras personas se deben a que los trabajadores reciben un beneficio directo por la existencia de la industria en la que trabajan, y por tanto, asumen un mayor riesgo que las personas que no reciben un beneficio directo.
Por ese motivo, para los estudiantes se fijan límites algo superiores a los de las personas que no trabajan con radiaciones ionizantes, pero algo inferiores a los de las personas que trabajan con radiaciones ionizantes. Para ellos se fija un límite de 6 mSv en un año.
Además, esos límites se establecen en función de ciertas hipótesis, como es la del comportamiento lineal sin umbral de los efectos de las radiaciones ionizantes sobre la salud (el modelo LNT). A partir de este modelo, basado en medidas experimentales (de grandes grupos de personas expuestas a las radiaciones, como los supervivientes de Hiroshima y Nagasaki) de aparición de cáncer, se establecen límites de riesgo considerado aceptable, consensuados con organismos internacionales tales como la Organización Internacional del Trabajo (OIT), y a partir de esos límites se calcula la dosis efectiva resultante.

Ley de la radiosensibilidad

La ley de la radiosensibilidad (también conocida como ley de Bergonié y Tribondeau, postulada en 1906) dice que los tejidos y órganos más sensibles a las radiaciones son los menos diferenciados y los que exhiben alta actividad reproductiva.
Como ejemplo, tenemos:
  1. Tejidos altamente radiosensibles: epitelio intestinal, órganos reproductivos (ovarios, testículos), médula ósea, glándula tiroides.
  2. Tejidos medianamente radiosensibles: tejido conectivo.
  3. Tejidos poco radiosensibles: neuronas, hueso.

Ejemplos de isótopos radiactivos

Isótopos naturales

Isótopos artificiales

Véase también

Referencias

Enlaces externos