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FUENTES NATURALES Y ARTIFICIALES DE RADIACIÓN

Introducción a la Radiación

Radiaciones de calor y luz: las personas las pueden sentir o ver Radiación ionizante : escapa a los sentidos, radiación invisible que recibimos

del cielo, la tierra, el aire, los alimentos y las bebidas.

Tipos de Radiación

Radiación ionizante: al atravesar la materia, puede hacer que algunos átomos queden cargados eléctricamente, es decir queden ionizados. En los tejidos vivos los iones producidos, tanto por esta radiación como por otras como el calor, pueden afectar los procesos biológicos.

Formas en las que se presenta la radiación ionizante

Partículas alfa - son núcleos de 4He, con dos cargas eléctricas positivas, pueden ser detenidas por una hoja de papel o la capa de células muertas piel.

Partículas beta - son electrones, tienen más poder penetrante que las partículas alfa, pueden ser detenidas por capas delgadas de agua, plástico vidrio o metal.

Rayos gamma y rayos X - son radiaciones electromagnéticas similares a las ondas de luz y de radio, pero con longitudes de onda más cortas. No ionizan directamente sino que al interactuar con los electrones de los átomos generan electrones secundarios que ionizan el material. Son muy penetrantes, para detenerlos se requieren materiales de blindaje densos, como el plomo o el hormigón.

Neutrones - partículas sin carga eléctrica. No ionizan directamente sino que al interactuar con los átomos pueden generar partículas alfa, partículas beta, rayos gamma o rayos X, que sí son ionizantes. Por ser neutras tienen un gran poder de penetración en la materia, sólo pueden interceptarse con masa gruesas de hormigón, agua o parafina.

Relevancia desde el punto de vista de la protección radiológica

Partículas alfa - por tener carga eléctrica son radiaciones directamente ionizantes y por su considerable masa (4 nucleones), tienen un alcance asociado de algunas milésimas o centésimas de milímetro en los tejidos vivos, por lo tanto son relevantes en el caso de exposición interna resultante de la incorporación del radionucleído en el cuerpo humano, entre otras, por inhalación o ingestión.

Partículas beta - por tener carga eléctrica son radiaciones directamente ionizantes y por su pequeña masa (1/1860 de un nucleón), tienen un alcance de varios milímetros a algunos centímetros en los tejidos vivos, por esta razón son relevantes principalmente en el caso de exposición interna aunque también en menor medida por exposición externa.

Rayos gamma y rayos X - por carecer de carga eléctrica son radiaciones indirectamente ionizantes y no tienen un alcance asociado. Por ser muy penetrantes, son relevantes en el caso de exposición externa.

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Neutrones - por carecer de carga eléctrica, aún cuando tiene la masa de un

nucleón, son radiaciones indirectamente ionizantes y, por ello, no tienen un alcance asociado. Son relevantes desde el punto de vista de la exposición externa.

Decaimiento radiactivo

La radiación emitida por los materiales radiactivos disminuyen con el tiempo conforme los átomos radiactivos se transforman en otros átomos radiactivos o no. Con frecuencia, no desaparece un tipo de radiación, sino que se producen radiaciones diferentes si los nuevos átomos son radiactivos. El tiempo necesario para que se disipe o desaparezca la mitad de la radiactividad se denomina período de semidesintegración y son desde una pequeña fracción de segundo hasta muchos millones de años (algunos miles de millones de años como en el caso del 238U y 232Th).

Medición de la Radiación

La cantidad de radiación ionizante - la dosis - recibida por las personas [por los organismos vivientes] se mide en milisieverts (mSv), unidad perteneciente al sistema internacional de unidades (SI).

Fuentes de Radiación Natural [Nat]

Toda persona, todo organismo viviente y todo material, está permanentemente expuesta a la radiación y, en la mayoría de los casos, la principal fuente de exposición es la propia naturaleza:

Fuentes de Radiación Artificial [Art]

Para la mayor parte de la población las dosis debidas a la radiación artificial son mucho más bajas que las causadas por la radiación natural, pero pueden variar considerablemente. En principio son plenamente controlables, a diferencia de lo que sucede con las fuentes naturales.

La dosis de radiación promedio global anual causada por todas las fuentes de radiación asciende a 2,7 milisieverts [mSv]. Su composición se muestra en la tabla.

Dosis promedio global anual (Total = [ 2,6905 ] mSv) Fuente mSv % del Total

[1a] Radón [Nat] 1,3 48,3 [2a] Rayos gamma [Nat] 0,46 17,1 [3a] Rayos cósmicos [Nat] 0,39 14,5 [5a] Radiación interna [Nat] 0,23 [ 8,5 ]

[ Total Natural 2,38 88,5 ] [4a] Exposición médica [Art] 0,3 11,2 [6a] Precipitación radiactiva [Art] 0,007 0,3 [7a] Exposición ocupacional [Art] 0,002 < 0,1 [8a] Vertidos [Art] 0,001 < 0,1 [9a] Productos [Art] 0,0005 < 0,1

[ Total Artificial 0,3105 11,5 ] Total [ 2,6905 ] 100,0

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Radón [1a Nat. Dosis promedio global anual: 1,3 mSv -- 48,3%]

El radón es la fuente de radiación, considerando tanto las naturales como las artificiales, que más contribuye a la dosis recibida por el ser humano (aproximadamente la mitad de la dosis). Es un gas radiactivo natural, desciende del uranio y del torio que se hallan diseminados en toda la corteza terrestre. Es emitido por las rocas o el suelo de la superficie terrestre y se dispersa en la atmósfera, pero si entra en los edificios su concentración puede aumentar (hasta casi un orden de magnitud, típicamente aumenta en un factor 8). El radón se desintegra formando otros núclidos radiactivos que, al inhalarse, pueden alojarse en el pulmón e irradiar el tejido. Los radionúclidos que resultan de la desintegración del radón (hijas del radón), contribuyen con la mayor parte de la dosis.

El 222Rn pertenece a la cadena de desintegración del 238U, en tanto que el 220Rn es una hija del 232Th. Desde el punto de vista radiológico el 222Rn es más importante y aporta a la dosis global anual promedio aproximadamente 20 veces más que el 220Rn.

La dosis promedio global anual es de 1,3 milisieverts [mSv], aunque en las zonas ricas en radón, es decir en uranio y torio, las dosis pueden ser varias veces más altas. La dosis debida al radón puede reducirse fácilmente sobre todo ventilando o dificultando su entrada a la vivienda.

Existen diversos caminos de entrada del radón en una vivienda: piso de hormigón o madera (es, casi sin excepción, la vía más importante), junta de construcción, grieta en la pared, pared de piedra, cámara de aire, cámaras de bloques huecos, entrada y depósito de agua de pozo, drenajes de efluentes, pases de cañerías, intersticios, materiales de construcción, etc.

Los materiales de construcción contienen cantidades variables de elementos radiactivos naturales y son, por lo tanto, una fuente de radón. La siguiente tabla muestra el amplio intervalo de concentraciones de radio y torio, precursores en la cadena del radón, para diversos materiales de construcción de diversos países.

MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN, PAÍS Radio + torio,

Bq/kg Escoria de silicato de calcio, EUA 2140 Fosfoyeso (fosfato mono y dicálcico, y sulfato de calcio dihidratado), RFA < 574 Pizarra de alumbre (sulfato de aluminio y potasio hidratado), Suecia 367 - 496 Cenizas volantes, RFA 341 Granito, RU 170 Ladrillos, RFA 126 Cemento portland, RFA < 45 Arena y grava, RFA < 34 Yeso natural (sulfato de calcio dihidratado), RU 29 Madera, Finlandia 1,1

Dado en varios grupo de mineros la exposición a altas concentraciones de radón e hijas fue correlacionada con la inducción de cáncer de pulmón, se establecieron recomendaciones y normas que limitan la exposición de los trabajadores mediante, por ejemplo, el uso de sistemas de ventilación forzada y la reducción de la jornada laboral.

La Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN) de la República Argentina ha establecido, en la Norma Básica de Seguridad Radiológica (AR 10.1.1. - Revisión 1),

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que cuando la concentración promedio anual de radón en el interior de las viviendas excede 400 Bq/m3 se deben adoptar soluciones para ventilar los ambientes y reducir la emanación del gas.

El monitoreo de radón realizado entre 1983 y 1996 por la ARN en 975 viviendas distribuidas en las provincias de Corrientes, San Luís, Mendoza, Buenos Aires (incluye la Ciudad de Buenos Aires), Córdoba, Santiago del Estero, Río Negro y Chubut, estableció que el valor promedio nacional para la concentración de radón es de 33 Bq/m3. En tres viviendas de la provincia de Mendoza, dos en San Rafael y una en Malargüe, la concentración alcanzó el valor máximo situado entre 200 y 300 Bq/m3. El valor de 300 Bq/m3 no fue superado en ningún caso. El promedio provincial máximo correspondió a Corrientes con 49 Bq/m3 (placa de Brasilia).

Rayos gamma [2a Nat. Dosis promedio global anual: 0,46 mSv -- 17,1%]

La corteza terrestre se compone de materiales radiactivos naturales. El uranio, por ejemplo, se presenta disperso en las rocas y el suelo, por lo general en concentraciones muy bajas (2,7 mg/kg o ppm), al igual que el torio (9,5 mg/kg) y el 40K. Prácticamente todos ellos emiten rayos gamma que irradian todo el cuerpo de manera más o menos uniforme. Como los materiales de construcción se extraen de la tierra, pueden ser levemente radiactivos, con lo que las personas resultan irradiadas tanto dentro de los edificios como fuera de ellos. Las dosis de radiación varían según las rocas, los suelos de la zona y los materiales de construcción que se utilicen, la dosis promedio global anual es de 0,46 milisieverts [mSv].

Rayos cósmicos [3a Nat. Dosis promedio global anual: 0,39 mSv -- 14,5%]

Llegan a través de la atmósfera terrestre, provenientes del sol y de fuentes de energía existentes en nuestra galaxia y fuera de ella. Los que provienen del sol son más intensos durante las erupciones solares, mientras que los demás permanecen relativamente constantes. El campo magnético de la Tierra influye en intensidad haciendo que en la proximidad de los polos ésta sea mayor que cerca del ecuador. Por lo tanto, la dosis de radiación que reciben las personas aumenta con la latitud. Además, la atmósfera terrestre constituye un blindaje parcial contra las radiaciones, a mayor altitud hay menor efecto de blindaje por lo que la dosis aumenta. Los edificios y el fuselaje de los aviones ofrecen poca protección. La dosis promedio global anual es de 0,39 milisieverts [mSv].

La dosis de radiación causada por los rayos cósmicos aumenta con la latitud y con la altitud. Los rayos atraviesan fácilmente el fuselaje de los aviones y las estructuras de los edificios. La dosis promedio anual a nivel del suelo es de 0,26 milisieverts [mSv], con una gama de valores que va de 0,20 a 0,30 milisieverts [mSv].

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[Rayos cósmicos: tasa de dosis (µSv/h) y dosis anual promedio (mSv)] Altitud, m Tasa de dosis,

µS/h Dosis anual promedio, mSv

Nivel del mar 0,03 0,26 1.600 (Denver) 0,1 0,88

2.000 0,1 0,88 2.250 (México, DF) 0,1 0,88 3.700 (Lhasa, Tibet)

5.000 (Picos del Himalaya) 6.700 1 8,76

10.000 (avión subsónico) 5 43,8 15.000 (avión supersónico) 10 87,6

Radiación interna [5a Nat. Dosis promedio global anual: 0,23 mSv -- 8,6%]

Alimentos y bebidas. Como las sustancias radiactivas se encuentran por todos lados en la naturaleza, su presencia es inevitable en el agua potable y en los alimentos, lo cual produce una dosis promedio global anual de 0,23 milisieverts [mSv]. El 40K es una fuente de exposición interna particularmente importante, la cantidad presente en el cuerpo varía con la musculatura, en los hombres jóvenes es el doble que en las mujeres de edad. Algunos alimentos, entre otros los mariscos y las nueces de Brasil, concentran especies radiactivas [naturales] de modo que, aún sin la menor radiactividad artificial, las personas que los consumen en grandes cantidades pueden recibir una dosis de radiación muy superior al superior al promedio.

Exposición médica [4a Art. Dosis promedio global anual: 0,3 mSv -- 11,2%]

Las radiaciones se utilizan en medicina en dos formas distintas: para diagnosticar enfermedades o lesiones y para destruir células cancerosas.

Diagnóstico

Rayos X: constituyen el uso más antiguo y con fines diagnósticos, pasan a través del paciente para producir una imagen. Es una técnica tan útil que todos los años se realizan millones de exámenes. Una radiografía de tórax produce una dosis de 0,1 mSv [100 µSv]. Medicina nuclear: en caso de algunas enfermedades, puede obtenerse información para el diagnóstico utilizando los rayos gamma emitidos por especies radiactivas, que forman parte de un fármaco que se concentra preferentemente en el órgano o parte del cuerpo a examinar, introducidas en el paciente por inyección, ingestión o inhalación. "Cámara gamma": se utiliza para estudiar la distribución o circulación de la especie radiactiva, detecta la radiación gamma y produce una imagen que indica si el tejido está sano, o bien da información sobre el tipo y alcance de la enfermedad.

Tratamiento

Radioterapia: puede tratar las enfermedades cancerosas, se utilizan rayos X de alta energía o rayos gamma generados por fuentes de 60Co u otras similares. La radiación se enfoca al tejido enfermo para destruirlo, con frecuencia desde distintos

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ángulos a fin de reducir la dosis recibida por el tejido sano circundante. Pueden utilizarse también sustancias radiactivas, ya sea en forma sólida o en solución, que son introducidas temporalmente en los tejidos, administrando dosis altas pero localizadas

Los usos médicos de las radiaciones son la mayor fuente de exposición artificial al ser humano, la dosis promedio global anual es de 0,3 milisieverts [mSv].

Radiación ambiental

La atmósfera contiene materia radiactiva que proviene de los ensayos de bombas atómicas y otras actividades, que pueden causar exposición a los seres humanos por varias vías: irradiación externa por materia radiactiva que se depositan en el suelo, inhalación de la radiactividad suspendida en el aire, e ingestión de la materia radiactiva contenida en el agua y los alimentos.

Precipitación radiactiva [6a Art. Dosis promedio global anual: 0,007 mSv-- 0,3%]

Proviene de los ensayos de armas nucleares realizados en la atmósfera, es el contaminante [radiactivo] ambiental más difundido. Las dosis recibidas por el público han disminuido de valores relativamente altos, a principio de la década de 1960, a niveles muy bajos en la actualidad. La dosis promedio global anual es de 0,007 milisieverts [mSv]. Para los ensayos realizados en la superficie o bajo tierra persiste una contaminación localizada en torno al lugar de la detonación.

Exposición ocupacional [7a Art. Dosis promedio global anual: 0,002 mSv- < 0,1%]

Se calcula que hay unos 4 millones de trabajadores expuestos a la radiación como resultado de su ocupación, con una dosis promedio anual de 1 milisievert [mSv]. Otros 5 millones, en su mayoría en la aviación civil, reciben dosis promedio anuales de 1,7 milisieverts [mSv] debidas a la radiación natural.

Vertidos [8a Art. Dosis promedio global anual: 0,001 mSv -- < 0,1%]

La industria nuclear y otras industrias, y en menor grado los hospitales y universidades, vierten materia radiactiva al medio ambiente, casi todos los países regulan los vertidos industriales y exigen la autorización previa y la vigilancia de los más significativos, vigilancia que puede ejercerla el organismo gubernamental que los autoriza y también el responsable de la instalación.

La industria nucleoeléctrica emite pequeñas cantidades de una amplia diversidad de materia radiactiva en cada etapa del ciclo de combustible nuclear. La dosis promedio global anual al público es de 0,008 milisieverts [mSv]. El tipo de materia radiactiva y su estado de agregación (líquido, gas o partículas) dependen de la naturaleza de cada proceso. Las centrales nucleares emiten 14C y 35S, que pasan a los humanos a través de la cadena alimentaria. Los vertidos líquidos pueden contener materia radiactiva que pueden ingerir las personas a través del pescado y los mariscos.

La dosis anual a las personas que viven cerca de una central nuclear es pequeña - por lo general una fracción de milisievert - y aún menor para las personas que viven a más distancia. La reelaboración del combustible produce dosis más altas,

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que varían mucho de una instalación a otra, para los miembros del público más expuesto pueden llegar a 0,4 milisieverts [mSv], pero la mayoría de la población recibe dosis mucho más bajas.

Tomando muestras de aire es posible determinar el nivel de exposición del público a la radiación.

Las industrias no nucleares producen también vertidos radiactivos, entre ellas las que tratan minerales que contienen materia radiactiva, los minerales de fósforo contienen radio que puede pasar al efluente. La producción de electricidad en centrales alimentadas por carbón, causa la emisión de materia radiactiva natural presentes en el carbón, que pasan al la atmósfera y llegan a la población a través de la cadena alimentaria, las dosis de radiación son, de todos modos, siempre bajas: 0,001 milisievert [mSv] o menos.

Emisiones accidentales de materia radiactiva: grandes dispersiones de radiactividad a causa de accidentes. El más importante ocurrido en la central nuclear de Chernobil (Ucrania), una explosión provocó la emisión de grandes cantidades de radiactividad durante varios días. El material radiactivo en forma de aerosol se dispersó por extensas regiones de Europa e incluso más allá del continente. La contaminación en el suelo aumentó considerablemente, mucho más en los lugares en que la lluvia arrastró la radiactividad suspendida en el aire, las dosis de radiación aumentaron considerablemente respecto de la normal. Más de 100.000 personas fueron evacuadas en las tres semanas siguientes al accidente. Las dosis debidas a radiación externa en personas que vivían dentro de la zona de exclusión de 30 km mostraron un valor promedio de 15 milisieverts [mSv].

Productos [9a Art. Dosis promedio global anual: 0,0005 mSv -- < 0,1%]

Dosis de radiación ínfimas debidas a la materia radiactiva presente productos de consumo como detectores de humo y relojes luminosos, y la radiactividad natural de la camisa de los faroles a gas [sal de torio]. La dosis promedio global anual es extremadamente pequeña (0,0005 milisieverts [mSv]).

Bibliografía Consultada

Seguridad Radiológica. OIEA Sin serie 30. OIEA - División de Información Pública. 1996.

CRC Handbook 1996-1997.

M.I. Arnaud, A.C. Canoba, F.O. López, A.A. Oliveira. Mediciones de gas radón en el interior de viviendas de la República Argentina. Seguridad Radiológica, No. 16. 1997.

Norma Básica de Seguridad Radiológica. AR 10.1.1. - Autoridad Regulatoria Nuclear (ARN). 1999.