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. Pero, en general, hay dos categorías amplias de fuentes de radiación :
- Radiación de fondo natural . La radiación de fondo natural incluye la radiación producida por el Sol, relámpagos, radioisótopos primordiales o explosiones de supernovas, etc.
- Fuentes de radiación creadas por el hombre . Las fuentes artificiales incluyen los usos médicos de la radiación, los residuos de las pruebas nucleares, los usos industriales de la radiación, etc.
Referencia especial: Fuentes y efectos de las radiaciones ionizantes, Anexo B. UNSCEAR. Nueva York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.
Fuentes de radiación artificiales
Dado que la radiación ionizante tiene muchos usos industriales y médicos, las personas también pueden estar expuestas a fuentes de radiación creadas por el hombre. Las fuentes artificiales incluyen los usos médicos de la radiación, los residuos de las pruebas nucleares, los usos industriales de la radiación, la televisión y muchos otros dispositivos que producen radiación. Por ejemplo, en algún tipo de detectores de humo, puede encontrar radionucleidos artificiales como el americio-241. Este radionúclido artificial se utiliza para ionizar el aire y detectar humo.
Debe tenerse en cuenta que la mayoría de estas exposiciones son de muy baja intensidad y la dosis total no presenta mayores efectos sobre la salud. En cada caso, la utilidad de la radiación ionizante debe equilibrarse con sus peligros. Hoy en día se encontró un compromiso y la mayoría de los usos de la radiación están optimizados. Hoy en día es casi increíble que, en algún momento, se utilizaran rayos X para encontrar el par de zapatos adecuado (es decir, fluoroscopia para calzar zapatos). Las mediciones realizadas en los últimos años indican que las dosis en los pies estuvieron en el rango de 0.07 - 0.14 Gy para una exposición de 20 segundos. Esta práctica se detuvo cuando se comprendieron mejor los riesgos de las radiaciones ionizantes.
Hay dos grupos distintos expuestos a fuentes de radiación creadas por el hombre. El Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de las Radiaciones Atómicas (UNSCEAR) desglosó los tipos de exposición humana como:
- exposición pública , que es la exposición de miembros individuales del público y de la población en general
- Exposición ocupacional a la radiación , que es la exposición de los trabajadores en situaciones en las que su exposición está directamente relacionada con o es requerida por su trabajo.
Expuesto al público
En general, las siguientes fuentes artificiales exponen al público a la radiación:
- Exposiciones médicas (con mucho, la fuente más importante provocada por el hombre)
- Radiografías de diagnóstico
- Procedimientos de medicina nuclear (yodo-131, cesio-137, tecnecio-99m, etc.)
- Productos de consumo
- Materiales de construcción de edificios y carreteras
- Fumar cigarrillos (polonio 210)
- Combustibles combustibles, incluidos gas y carbón
- Sistemas de seguridad por rayos X
- Televisores
- Detectores de humo (americio)
- Mantos de linterna (torio)
En menor grado, el público también está expuesto a la radiación del ciclo del combustible nuclear, desde la extracción y molienda del uranio hasta la eliminación del combustible usado (gastado). Cabe destacar que el público también está expuesto a la radiación de las llamadas " fuentes mejoradas de material radiactivo natural ". Esto significa que también industrias como la minería de metales , la minería del carbón y la producción de energía a partir del carbón crean exposiciones adicionales debido a la densificación de radionucleidos naturales. El público recibe una exposición mínima por el transporte de materiales radiactivos y las consecuencias de las pruebas de armas nucleares y los accidentes de reactores (como Chernobyl).
Por esa razón, la mayoría de los organismos reguladores requieren limitar la exposición máxima a la radiación para miembros individuales del público a 100 mrem (1 mSv) por año.
Exposición ocupacional
Como se escribió, la exposición ocupacional es la exposición de los trabajadores en situaciones en las que su exposición está directamente relacionada con o es requerida por su trabajo. Según la ICRP, la exposición ocupacional se refiere a toda la exposición en la que incurren los trabajadores en el curso de su trabajo, con la excepción de
- Exposiciones excluidas y exposiciones de actividades exentas que involucren radiación o fuentes exentas.
- cualquier exposición médica
- la radiación de fondo natural local normal.
En general, las personas expuestas ocupacionalmente trabajan en las siguientes áreas:
- Instalaciones del ciclo del combustible
- Radiografía industrial
- Departamentos de radiología (médico)
- Departamentos de medicina nuclear
- Departamentos de oncología radioterápica
- Plantas de energía nuclear
- Laboratorios de investigación gubernamentales y universitarios
Estas personas están expuestas a distintos tipos y cantidades de radiación, según sus trabajos específicos y las fuentes con las que trabajan. Por esa razón, la mayoría de los organismos reguladores requieren limitar la exposición ocupacional de los adultos que trabajan con material radiactivo a 5000 mrem (50 mSv) por año. Con ese fin, los empleadores monitorean cuidadosamente la exposición de estas personas utilizando instrumentos llamados dosímetros que se colocan en una posición del cuerpo representativa de su exposición. En la mayoría de las situaciones de exposición ocupacional, la dosis efectiva, E, puede derivarse de las cantidades operacionales utilizando la siguiente fórmula:
La dosis comprometida es una cantidad de dosis que mide el riesgo estocástico para la salud debido a la ingesta de material radiactivo en el cuerpo humano.
Ver también: Monitoreo de dosis
Exposiciones médicas: dosis de fuentes de radiación médica
La radiación se usa en una variedad de exámenes y tratamientos médicos. Las dosis de fuentes de radiación médica se determinan naturalmente, ya sea que una persona se haya sometido a un tratamiento o no. En general, la exposición a la radiación de los exámenes de diagnóstico médico es baja (especialmente en los usos de diagnóstico). Las dosis también pueden ser altas (solo para usos terapéuticos), pero en cada caso, siempre deben estar justificadas por los beneficios de un diagnóstico preciso de las posibles enfermedades o por los beneficios de un tratamiento preciso. Estas dosis incluyen contribuciones de radiología de diagnóstico médico y dental (radiografías de diagnóstico), medicina nuclear clínica y radioterapia.
El uso médico de la radiación ionizante sigue siendo un campo que cambia rápidamente. En cualquier caso, la utilidad de las radiaciones ionizantes debe equilibrarse con sus peligros. Hoy en día se encontró un compromiso y la mayoría de los usos de la radiación están optimizados. Hoy en día es casi increíble que, en algún momento, se utilizaran rayos X para encontrar el par de zapatos adecuado (es decir, fluoroscopia para calzar zapatos). Las mediciones realizadas en los últimos años indican que las dosis en los pies estuvieron en el rango de 0.07 - 0.14 Gy para una exposición de 20 segundos. Esta práctica se detuvo cuando se comprendieron mejor los riesgos de las radiaciones ionizantes.
En los siguientes puntos tratamos de expresar enormes rangos de exposición a la radiación, así como algunas dosis de fuentes médicas.
- 1 µSv - Comer un plátano
- 1 µSv - Radiografía de extremidades (mano, pie, etc.)
- 5 µSv - Radiografía dental
- 10 µSv : dosis diaria promedio recibida de fondo natural
- 40 µSv - Un vuelo en avión de 5 horas
- 100 µSv - Radiografía de tórax
- 600 µSv - mamografía
- 1000 µSv - Límite de dosis para miembros individuales del público, dosis efectiva total por año
- 3650 µSv - Dosis anual media recibida de fondo natural
- 5800 µSv - Tomografía computarizada de tórax
- 10000 µSv - Dosis anual media recibida de origen natural en Ramsar, Irán
- 20000 µSv : tomografía computarizada de cuerpo completo
- 80 000 µSv - La dosis local anual en puntos localizados en las bifurcaciones de los bronquios segmentarios en los pulmones causados por fumar cigarrillos (1,5 paquetes / día).
- 175 000 µSv - Dosis anual de radiación natural en una playa de monacita cerca de Guarapari, Brasil.
- 5 000 000 µSv : dosis que mata a un ser humano con un riesgo del 50% en 30 días (LD50 / 30), si la dosis se recibe durante un período muy breve .
Como puede verse, las dosis bajas son habituales en la vida diaria.
Tabaco - Fumar cigarrillos - Dosis de radiación
Además de los carcinógenos químicos no radiactivos, el tabaco y el humo del tabaco contienen pequeñas cantidades de plomo 210 y polonio 210, ambos carcinógenos radiactivos. Cabe destacar que los cigarrillos y el tabaco contienen también polonio-210, procedente de los productos de descomposición del radón, que se adhieren a las hojas de tabaco. El polonio-210 emite una partícula alfa de 5,3 MeV, que proporciona la mayor parte de la dosis equivalente. Debido a la descomposición del polonio 210, la dosis local anual en puntos localizados en las bifurcaciones de los bronquios segmentarios en los pulmones causados por fumar cigarrillos (1,5 paquetes / día) es de aproximadamente 80 mSv / año. El tabaquismo intenso da como resultado una dosis de 160 mSv / año. Esta dosis no es fácilmente comparable a los límites de protección radiológica., ya que estos últimos tratan con dosis para todo el cuerpo, mientras que la dosis del tabaquismo se administra a una porción muy pequeña del cuerpo. Muchos investigadores creen que las dosis de polonio 210 son el origen de la alta incidencia de cáncer de pulmón entre los fumadores.
Recordemos, el plomo-210 y el polonio-210 son núcleos hijos del radón-222. El radón-222 es un gas producido por la desintegración del radio-226. Ambos son parte de la serie del uranio natural . Dado que el uranio se encuentra en el suelo en todo el mundo en concentraciones variables, también la dosis de radón gaseoso varía en todo el mundo. El radón-222 es el isótopo de radón más importante y estable. Tiene una vida media de solo 3.8 días , lo que hace que el radón sea uno de los elementos más raros ya que se descompone tan rápidamente. Una fuente importante de radiación natural es el gas radón, que se filtra continuamente desde el lecho rocoso pero que, debido a su alta densidad, puede acumularse en el suelo. El hecho de que el radón es gasjuega un papel crucial en la expansión de todos sus núcleos hijos. A medida que el radón-222 se descompone en plomo-210, el plomo-210 se puede adherir al polvo de las partículas de humedad y se puede adherir a las hojas de tabaco. Cuando estas partículas se concentran al fumar y se inhalan en forma de humo, el cuerpo retiene una parte del plomo 210. Dado que el plomo-210 es un emisor beta débil, no causa grandes dosis, pero el polonio-210 sí.
Ver también: Radón - Efectos sobre la salud
El polonio 210 , el producto de desintegración del plomo 210, emite una partícula alfa de 5,3 MeV , que proporciona la mayor parte de la dosis equivalente . Las partículas alfa , que pertenecen a la radiación de alta LET , son bastante masivas y tienen una doble carga positiva, por lo que tienden a viajar solo una distancia corta y no penetran mucho en el tejido, si es que penetran. Sin embargo, las partículas alfa depositarán su energía en un volumen más pequeño (posiblemente solo unas pocas células si entran en un cuerpo) y causarán más daño a esas pocas células (más del 80% de la energía absorbida del radón se debe a las partículas alfa). Por lo tanto, el factor de ponderación de la radiación para la radiación alfa es igual a 20 . UnLa dosis absorbida de 1 mGy por partículas alfa dará lugar a una dosis equivalente de 20 mSv.
Referencia especial: Fuentes y efectos de las radiaciones ionizantes, Anexo B. UNSCEAR. Nueva York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.
Secuelas nucleares: dosis de radiación
En general, la lluvia radiactiva es el material radiactivo residual de una explosión nuclear que “cae” del cielo después de una explosión atmosférica. Fallout también puede referirse a accidentes de reactores nucleares, aunque un reactor nuclear no explota como un arma nuclear. La firma isotópica de la lluvia radiactiva de una explosión nuclear es muy diferente de la de un accidente grave en un reactor de potencia.
En el caso de dosis de radiación por lluvia radiactiva, consideramos el material radiactivo residual de ensayos nucleares (no de accidentes de reactores) que se realizaron particularmente en los dos períodos de 1954 a 1958 y de 1961 a 1962. Según UNSCEAR, alrededor de 502 ensayos atmosféricos , con un rendimiento total de fisión y fusión de 440 Mt.
Referencia especial: Fuentes y efectos de las radiaciones ionizantes, Anexo B. UNSCEAR. Nueva York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.
Las consecuencias de una prueba nuclear consisten en fragmentos de fisión y productos de activación de neutrones. Cuando se produce una explosión en el suelo o en la atmósfera cercana al suelo, también se forman grandes cantidades de productos de activación a partir de materiales de la superficie. La lluvia es particularmente significativa en las cercanías del sitio de prueba, ya que las partículas más grandes y la mayoría de los escombros aterrizan en el suelo ( lluvia local ). Pero las partículas más pequeñas pueden permanecer en el aire en la atmósfera superior durante años. Por lo tanto, estas partículas se pueden distribuir de manera casi uniforme en todo el mundo y contribuir a la llamada lluvia radiactiva global . Las dosis equivalentes de la lluvia radiactiva global se redujeron de aproximadamente 130 μSv / año en 1963 a aproximadamente10 μSv / año en los últimos años.
Exposiciones a la radiación por generación de electricidad
En este capítulo, nos gustaría discutir un hecho muy interesante. Es bien sabido que el uso cada vez mayor de la energía nuclear y la generación de electricidad mediante reactores nucleares dará lugar a una pequeña pero creciente dosis de radiación para el público en general. Pero no se sabe en general, la generación de energía a partir del carbón también crea exposiciones adicionales y, lo que es más interesante, si bien los niveles de exposición son muy bajos, el ciclo del carbón aporta más de la mitad de la dosis total de radiación a la población mundial a partir de la generación de electricidad. El ciclo del combustible nuclear contribuye con menos de una quinta parte de esto. La dosis colectiva, que se definen como la suma de todas las dosis efectivas individuales en un grupo de personas durante el período de tiempo o durante la operación que se está considerando debido a la radiación ionizante, es:
- 670-1400 hombre Sv para el ciclo del carbón, dependiendo de la antigüedad de la central eléctrica,
- 130 hombre Sv para el ciclo del combustible nuclear,
- 5-160 hombre Sv para energía geotérmica,
- 55 hombre Sv para gas natural
- 0,03 hombre Sv para aceite
Sí, estos resultados deben verse desde la perspectiva de la participación de cada tecnología en la producción mundial de electricidad. Dado que el 40% de la energía mundial fue producida por el ciclo del carbón en 2010 y el 13% por energía nuclear, la dosis colectiva normalizada será aproximadamente la misma:
- 0,7 - 1,4 hombre Sv / GW.a (hombre sievert por gigavatio año) para el ciclo del carbón
- 0,43 hombre Sv / GW.a (hombre sievert por gigavatio año) para el ciclo del combustible nuclear
Referencia especial: Fuentes y efectos de la radiación ionizante, UNSCEAR 2016 - Anexo B. Nueva York, 2017. ISBN: 978-92-1-142316-7.
Las dosis anteriores están relacionadas con la exposición del público. Si consideramos la exposición ocupacional, con respecto a la extracción de metales de tierras raras necesarios para la construcción, la mayor dosis colectiva a los trabajadores por unidad de electricidad generada evaluada por el UNSCEAR provino de la energía solar , seguida de la energía eólica . Para la energía solar, la dosis colectiva ocupacional normalizada a la energía es un factor cuarenta y ochenta más grande que para el ciclo del combustible nuclear y el ciclo del carbón, respectivamente.
Tenga en cuenta que la dosis efectiva colectiva se utiliza a menudo para estimar los efectos totales sobre la salud, pero de acuerdo con la CIPR, esto debe evitarse (ver más: Dosis colectiva ).
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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.
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