La radiación nos rodea . En, alrededor y por encima del mundo en el que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. Todas las criaturas vivientes, desde el principio de los tiempos, han estado y siguen estando expuestas a radiaciones ionizantes . La radiación ionizante se genera a través de reacciones nucleares , desintegración nuclear , por temperaturas muy altas o mediante la aceleración de partículas cargadas en campos electromagnéticos.
Radiación de fondo natural
La radiación de fondo natural es una radiación ionizante que se origina a partir de una variedad de fuentes naturales. Todas las criaturas vivientes, desde el principio de los tiempos, han estado y siguen estando expuestas a radiaciones ionizantes . Esta radiación no está asociada con ninguna actividad humana. Hay isótopos radiactivos en nuestros cuerpos, casas, aire, agua y en el suelo. Todos también estamos expuestos a la radiación del espacio exterior.
Fuentes de radiación de fondo natural
Dividimos todas estas fuentes de radiación natural en tres grupos:
Radiación cósmica
La radiación cósmica se refiere a fuentes de radiación en forma de rayos cósmicos que provienen del sol o del espacio exterior. A nivel del suelo, los muones , con energías en su mayoría entre 1 y 20 GeV, contribuyen alrededor del 75% de la tasa de dosis absorbida en el aire libre. El resto proviene de electrones producidos por los muones o presentes en la cascada electromagnética. La dosis anual de rayos cósmicos al nivel del mar es de alrededor de 0,27 mSv (27 mrem). Si vive en elevaciones más altas o es un pasajero frecuente de una aerolínea, esta exposición puede ser significativamente mayor, ya que la atmósfera es más delgada aquí. Los efectos del campo magnético terrestre también determinan la dosis de radiación cósmica .
La radiación cósmica se puede dividir en diferentes tipos según su origen. Hay tres fuentes principales de dicha radiación:
- Radiación solar cósmica . La radiación cósmica solar se refiere a fuentes de radiación en forma de partículas de alta energía (predominantemente protones) emitidas por el sol, principalmente en eventos de partículas solares (SPEs).
- Radiación Cósmica Galáctica . La radiación cósmica galáctica, GCR, se refiere a fuentes de radiación en forma de partículas de alta energía que se originan fuera del sistema solar, pero generalmente dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
- Radiación de los cinturones de radiación de la Tierra (cinturones de van Allen ). Los cinturones de radiación de Van Allen son zonas de partículas de alta energía (especialmente protones) atrapadas por el campo magnético terrestre.
Fondo natural en avión - Radiación en vuelo
La exposición a la radiación cósmica aumenta rápidamente con la altitud. En vuelo hay dos fuentes principales de radiación natural a considerar: Rayos Cósmicos Galácticos que siempre están presentes, y Eventos de Protones Solares, a veces llamados eventos de Rayos Cósmicos Solares (SCR), que ocurren esporádicamente. La tasa de dosis de la radiación cósmica varía en diferentes partes del mundo y depende en gran medida del campo geomagnético, la altitud y el ciclo solar. El campo de radiación en las altitudes de los aviones está formado por neutrones, protones y piones. En vuelo, los neutrones aportan entre el 40 y el 80% de la dosis equivalente., dependiendo del campo geomagnético, la altitud y el ciclo solar. La tasa de dosis de radiación cósmica en los aviones es tan alta (pero no peligrosa) que, según el Informe UNSCEAR 2000 de las Naciones Unidas, los trabajadores de la tripulación de vuelo de las aerolíneas reciben más dosis en promedio que cualquier otro trabajador, incluidos los de las plantas de energía nuclear.
La tasa de dosis a nivel del suelo es en promedio de aproximadamente 0,10 μSv / h, pero a la altitud máxima de vuelo (8,8 km o 29 000 pies) puede alcanzar unos 2,0 μSv / h (o incluso valores más altos). Puede utilizarse una tasa de dosis de 4 μSv / h para representar la tasa de dosis promedio para todos los vuelos de larga distancia (debido a altitudes más elevadas). Debe agregarse, para aviones supersónicos como el Concorde, que podrían realizar un vuelo transatlántico en 3.5 horas, la tasa de exposición (alrededor de 9 μSv / h ) a su altitud de 18 km se incrementó lo suficiente como para resultar en la misma exposición a rayos cósmicos por cruce como para los jets convencionales que avanzan lentamente a unos 8 km.
El campo magnético de la Tierra como escudo de radiación
El campo magnético de la Tierra proporciona un escudo de radiación vital de radiación cósmica. Además de una atmósfera protectora, también tenemos la suerte de que la Tierra tenga un campo magnético. El campo magnético se extiende varias decenas de miles de kilómetros en el espacio, protegiendo a la Tierra de las partículas cargadas del viento solar y los rayos cósmicos que de otro modo despojarían la atmósfera superior, incluida la capa de ozono que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta. Nos protege de los efectos completos del viento solar y GCR. Sin esta protección, la biosfera de la Tierra podría no existir como lo hace hoy, o al menos estaría limitada al subsuelo. El campo magnético de la Tierra proporciona también un escudo de radiación para los astronautas y la propia ISS, porque se encuentra en una órbita terrestre baja.
Los cálculos de la pérdida de dióxido de carbono de la atmósfera de Marte, resultante de la captación de iones por el viento solar, indican que la disipación del campo magnético de Marte provocó una pérdida casi total de su atmósfera.
Radiación terrestre
La radiación terrestre se refiere a las fuentes de radiación que se encuentran en el suelo, el agua y la vegetación. Los principales isótopos de interés para la radiación terrestre son el uranio y los productos de desintegración del uranio, como el torio, el radio y el radón. La tasa de dosis promedio que se origina a partir de nucleidos terrestres (excepto la exposición al radón) es de aproximadamente 0,057 µGy / h. Los valores máximos se han medido en arena de monacita en Guarapari, Brasil (hasta 50 µGy / hr y en Kerala, India (aproximadamente 2 µGy / hr), y en rocas con una alta concentración de radio en Ramsar, Irán (de 1 a 10 µGy / hr).
La dosis de radiación anual promedio que recibe una persona de radón es de aproximadamente 2 mSv / año y puede variar en muchos órdenes de magnitud de un lugar a otro. El radón es tan importante que generalmente se trata por separado. El radón es un gas noble incoloro, inodoro e insípido que se filtra continuamente desde el lecho de roca, pero que, debido a su alta densidad, puede acumularse en casas mal ventiladas. El hecho de que el radón sea gas juega un papel crucial en la propagación de todos sus núcleos hijos. Simplemente el radón es un medio de transporte desde la roca madre a la atmósfera (o dentro de los edificios) para sus productos de descomposición de corta duración ( Pb-210 y Po-210 ), que presentan muchos más riesgos para la salud.
Radiación interna
Además de las fuentes cósmicas y terrestres, todas las personas también tienen potasio-40 radiactivo, carbono-14, plomo-210 y otros isótopos dentro de sus cuerpos desde el nacimiento.
Estos isótopos son especialmente potasio-40 , carbono-14 y también los isótopos de uranio y torio. La variación en la dosis de radiación de una persona a otra no es tan grande como la variación en la dosis de fuentes cósmicas y terrestres. La dosis media anual de radiación que recibe una persona de materiales radiactivos internos distintos del radón es de aproximadamente 0,3 mSv / año, de los cuales:
- 0,2 mSv / año proviene del potasio-40,
- 0,12 mSv / año proviene de la serie de uranio y torio,
- 12 μSv / año provienen del carbono-40.
Radiación de fondo y peligro para la salud
No puedes pasar por la vida sin radiación. El peligro de la radiación ionizante radica en el hecho de que la radiación es invisible y no detectable directamente por los sentidos humanos. Las personas no pueden ver ni sentir la radiación, pero deposita energía en las moléculas del cuerpo.
Pero no se preocupe , las dosis de la radiación de fondo suelen ser muy pequeñas (excepto la exposición al radón). Dosis baja aquí significa pequeñas dosis adicionales comparables a la radiación de fondo normal ( 10 µSv = dosis diaria promedio recibida del fondo natural). El problema es que, a dosis muy bajas, es prácticamente imposible correlacionar cualquier irradiación con ciertos efectos biológicos. Esto se debe a que la tasa de cáncer inicial ya es muy alta y el riesgo de desarrollar cáncer fluctúa en un 40% debido al estilo de vida individual y los efectos ambientales, oscureciendo los efectos sutiles de la radiación de bajo nivel.
En segundo lugar, y esto es fundamental, aún debe descubrirse la verdad sobre los efectos en la salud de las radiaciones de dosis baja. No se sabe exactamente si estas bajas dosis de radiación son perjudiciales o beneficiosas (y dónde está el umbral). Los organismos gubernamentales y reguladores asumen un modelo LNT en lugar de un umbral u hormesis no porque sea el más científicamente convincente, sino porque es la estimación más conservadora . El problema de este modelo es que ignora una serie de procesos biológicos de defensa que pueden ser cruciales en dosis bajas . La investigación durante las dos últimas décadas es muy interesante y muestra que pequeñas dosis de radiación administradas a una tasa de dosis baja estimulan los mecanismos de defensa.. Por lo tanto, el modelo LNT no se acepta universalmente y algunos proponen una relación adaptativa dosis-respuesta en la que las dosis bajas son protectoras y las dosis altas son perjudiciales. Muchos estudios han contradicho el modelo LNT y muchos de ellos han mostrado una respuesta adaptativa a dosis bajas de radiación que resultan en mutaciones y cánceres reducidos. Este fenómeno se conoce como hormesis por radiación .
De acuerdo con la hipótesis de la hormesis de radiación , la exposición a la radiación comparable y justo por encima del nivel de radiación de fondo natural no es dañina sino beneficiosa, aunque se acepta que niveles mucho más altos de radiación son peligrosos. Los argumentos a favor de la hormesis se centran en algunos estudios epidemiológicos a gran escala y la evidencia de experimentos de irradiación con animales, pero sobre todo en los avances recientes en el conocimiento de la respuesta adaptativa. Los defensores de la hormesis por radiación suelen afirmar que las respuestas radioprotectoras en las células y el sistema inmunológico no solo contrarrestan los efectos nocivos de la radiación, sino que además actúan para inhibir el cáncer espontáneo no relacionado con la exposición a la radiación.
Ver también: Modelo LNT
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Protección de radiación:
- Knoll, Glenn F., Detección y medición de radiación, cuarta edición, Wiley, 8/2010. ISBN-13: 978-0470131480.
- Stabin, Michael G., Protección radiológica y dosimetría: Introducción a la física de la salud, Springer, 10/2010. ISBN-13: 978-1441923912.
- Martin, James E., Física para la protección radiológica, tercera edición, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13: 978-3527411764.
- USNRC, CONCEPTOS DE REACTORES NUCLEARES
- Departamento de Energía, Física Nuclear y Teoría de Reactores de EE. UU. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
Física nuclear y de reactores:
- JR Lamarsh, Introducción a la teoría de los reactores nucleares, 2ª ed., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
- JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
- WM Stacey, Física de reactores nucleares, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
- Glasstone, Sesonske. Ingeniería de Reactores Nucleares: Ingeniería de Sistemas de Reactores, Springer; 4a edición, 1994, ISBN: 978-0412985317
- WSC Williams. Física nuclear y de partículas. Prensa de Clarendon; 1 edición, 1991, ISBN: 978-0198520467
- GRKeepin. Física de la cinética nuclear. Addison-Wesley Pub. Co; 1a edición, 1965
- Robert Reed Burn, Introducción a la operación de reactores nucleares, 1988.
- Departamento de Energía, Física Nuclear y Teoría de Reactores de EE. UU. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
- Paul Reuss, Física de neutrones. EDP Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.
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[/ lgc_column]Ver también:
Fuentes de radiación [/ su_button] [/ lgc_column]
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