Radiaciones Ionizantes: Conceptos y Aplicaciones PDF

TABLA DE CONTENIDO 1. GENERALIDADES SOBRE LAS RADIACIONES...................................................................................1 1.1 NATURALEZA DE LA RADIACIÓN................................................................................................ 1 1.2 RADIACIÓN IONIZANTE............................................................................................................... 2  TIPOS DE RADIACIÓN IONIZANTE................................................................................................ 2 1.3 ORIGEN DE LAS RADIACIONES IONIZANTES................................................................................ 4  RADIACIÓN NATURAL................................................................................................................. 4  RADIACIÓN ARTIFICIAL.............................................................................................................. 10 1.4 CONOZCA SU PROPIA DOSIS DE RADIACIÓN............................................................................. 15 1.5 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................ 17 2. FÍSICA DE LAS RADIACIONES........................................................................................................ 18 2.1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 18 2.2 RADIACIONES IONIZANTES Y NO IONIZANTES.......................................................................... 18  RADIACIONES IONIZANTES:...................................................................................................... 19  RADIACIONES NO IONIZANTES:................................................................................................ 19 2.3 ESTRUCTURA DE LA MATERIA................................................................................................... 20  NÚCLEO ATÓMICO:................................................................................................................... 20  NUBE ELECTRÓNICA:................................................................................................................. 22  TABLA DE NUCLEÍDOS:.............................................................................................................. 22 2.4 ENERGÍA DE IONIZACIÓN.......................................................................................................... 23 2.5 ENERGÍA DE LOS FOTONES........................................................................................................ 24 2.6 ELEMENTOS DE RADIACTIVIDAD............................................................................................... 25  RADIACTIVIDAD:........................................................................................................................ 25  LEY DEL DECAIMIENTO EXPONENCIAL:..................................................................................... 26  PERÍODO DE SEMI-DESINTEGRACIÓN, SEMIPERÍODO DE DESINTEGRACIÓN O PERÍODO (T):.. 29  ACTIVIDAD:............................................................................................................................... 29  ACTIVIDAD Y MASA:.................................................................................................................. 31  ACTIVIDAD ESPECÍFICA:............................................................................................................ 31  MEDICIÓN DE LA ACTIVIDAD:................................................................................................... 32  TRANSFORMACIONES RADIACTIVAS SUCESIVAS:..................................................................... 33 2.7 TIPOS DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA................................................................................. 34  DESINTEGRACIÓN ALFA:........................................................................................................... 34  DESINTEGRACIÓN BETA:........................................................................................................... 34  DESINTEGRACIÓN GAMMA:...................................................................................................... 36  FISIÓN ESPONTÁNEA:............................................................................................................... 38 2.8 INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA.................................................................. 39  INTERACCIÓN DE PARTÍCULAS CARGADAS CON LA MATERIA:............................................. 39  TIPOS DE INTERACCIÓN DE PARTÍCULAS CARGADAS CON LA MATERIA:.............................. 40  RADIACIÓN DE FRENADO:......................................................................................................... 41 2.9 INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA CON LA MATERIA............................... 43  EFECTO FOTOELÉCTRICO:........................................................................................................ 45  EFECTO COMPTON:.................................................................................................................. 46  CREACIÓN DE PARES:............................................................................................................... 47  INTERACCIÓN DE NEUTRONES CON LA MATERIA:................................................................ 49 2.10 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................ 52 3. FUENTES DE RADIACIÓN IONIZANTE............................................................................................ 53 3.1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 53 3.2 ALGUNOS DATOS HISTÓRICOS.................................................................................................. 53 3.3 FUENTES DE RADIACIÓN........................................................................................................... 55  FUENTES NATURALES DE RADIACIÓN....................................................................................... 55  FUENTES ARTIFICIALES DE RADIACIÓN..................................................................................... 57  APLICACIONES DE LAS RADIACIONES IONIZANTES................................................................... 57  CARACTERÍSTICAS DE LAS FUENTES DE RADIACIÓN................................................................. 59 3.4 GENERADORES DE RAYOS X...................................................................................................... 62  GENERACIÓN DE RAYOS X......................................................................................................... 62  PROPIEDADES DE LOS RAYOS X................................................................................................. 64  COMPONENTES DEL EQUIPO DE RAYOS X................................................................................ 64  CALIDAD DE RAYOS X................................................................................................................ 67  TIPOS DE RADIACIÓN X............................................................................................................. 67 3.5 ACELERADORES DE PARTÍCULAS............................................................................................... 69  TIPOS DE ACELERADORES LINEALES......................................................................................... 70  APLICACIONES DE LOS ACELERADORES.................................................................................... 71  CATEGORIZACIÓN DE LAS FUENTES POR RIESGO..................................................................... 73 3.6 APLICACIONES DE LAS FUENTES RADIACTIVAS......................................................................... 75  APLICACIONES MÉDICAS........................................................................................................... 75  APLICACIONES INDUSTRIALES................................................................................................... 79 3.7 APLICACIONES DE LOS RAYOS X................................................................................................ 80  APLICACIONES MÉDICAS........................................................................................................... 80  APLICACIONES EN RADIOTERAPIA............................................................................................ 84  OTRAS APLICACIONES............................................................................................................... 84 3.8 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................ 86 4. EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES........................................................... 87 4.1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 87 4.2 INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA VIVA......................................................... 88 4.3 RADIACIONES DIRECTA E INDIRECTAMENTE IONIZANTES........................................................ 89 4.4 MECANISMOS DE ACCIÓN DIRECTOS E INDIRECTOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES......... 90 4.5 DAÑOS SOBRE LA CÉLULA Y MECANISMOS DE REPARACIÓN................................................... 92 a. EN LOS ÁCIDOS NUCLEICOS...................................................................................................... 92 b. EN LOS CROMOSOMAS............................................................................................................. 94 c. EN OTROS ELEMENTOS CELULARES.......................................................................................... 94 4.6 RADIOSENSIBILIDAD.................................................................................................................. 94  FACTORES QUE AFECTAN A LA RADIOSENSIBILIDAD................................................................ 97 4.7 EFECTOS PRODUCIDOS POR LA RADIACIÓN............................................................................ 100 a. EFECTOS ESTOCÁSTICOS......................................................................................................... 100 b. EFECTOS NO ESTOCÁSTICOS O DETERMINISTAS.................................................................... 102 4.8 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................... 127 5. PROTECCIÓN RADIOLÓGICA...................................................................................................... 128 5.1 INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... 128  EL SISTEMA DE PROTECCIÓN Y SEGURIDAD........................................................................... 129  TIPOS DE SITUACIÓN DE EXPOSICIÓN:.................................................................................... 130  RESTRICCIONES DE DOSIS Y NIVELES DE REFERENCIA............................................................ 132  PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE...................................................................................... 133  APLICACIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA.......................................... 134  EXENCIÓN............................................................................................................................... 136  DISPENSA................................................................................................................................ 137  CULTURA DE LA SEGURIDAD................................................................................................... 137  EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD............................................................................................. 138  SUPERVISIÓN PARA LA VERIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO.................................................. 140  PREVENCIÓN Y MITIGACIÓN DE ACCIDENTES......................................................................... 141  OBJETIVOS DE LA PROTECCIÓN RADIOLÓGICA....................................................................... 142 5.2 RESPONSABILIDADES EN MATERIA DE PROTECCIÓN Y SEGURIDAD....................................... 142  RESPONSABILIDADES EN MATERIA DE PROTECCIÓN Y SEGURIDAD....................................... 142  NORMAS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA.............................................................................. 147 5.3 REQUISITOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA.......................................................................... 152  REQUISITOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA PARA FUENTES RADIACTIVAS ABIERTAS.......... 152  REQUISITOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA PARA FUENTES RADIACTIVAS SELLADAS......... 153  REQUISITOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DIAGNÓSTICO MÉDICO Y ODONTOLOGÍA, CONTROL DE CARGA........................................................................................................................ 155  REQUISITOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA INTERVENCIONISMO....................................... 155  REQUISITOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DESECHOS RADIOACTIVOS.............................. 156  REQUISITOS PARA INSTALACIONES DE GESTIÓN DE DESECHOS PREVIA A SU DISPOSICIÓN FINAL................................................................................................................................................ 157  AUTORIZACIÓN: REGISTRO O LICENCIA.................................................................................. 157 5.4 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................... 159 6. DOSIMETRÍA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES....................................................................... 167 6.1 MAGNITUDES Y UNIDADES DOSIMÉTRICAS............................................................................ 167  ACTIVIDAD DE UNA FUENTE RADIACTIVA............................................................................... 168  EXPOSICIÓN............................................................................................................................ 169  DOSIS ABSORBIDA................................................................................................................... 171  DOSIS EQUIVALENTE............................................................................................................... 174  DOSIS EFECTIVA...................................................................................................................... 176 6.2 DETECCIÓN Y MEDICIÓN DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.................................................. 180 a. DETECTORES POR IONIZACIÓN............................................................................................... 181 b. DETECTORES POR EXCITACIÓN............................................................................................... 184 6.3 DOSIMETRÍA PERSONAL.......................................................................................................... 185 a. DOSÍMETROS DE PELÍCULA:.................................................................................................... 186 b. LAPICERA DOSIMÉTRICA:........................................................................................................ 187 c. DOSÍMETROS TERMOLUMINISCENTES:.................................................................................. 188 RECOMENDACIONES PARA EL USO DEL DOSÍMETRO PERSONAL.................................................... 188 6.4 DOSIMETRÍA DE ÁREA:............................................................................................................ 189 6.5 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................... 190 7. TRANSPORTE DE MATERIAL RADIACTIVO.................................................................................. 191 7.1 INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... 191 7.2 OBJETIVO DEL REGLAMENTO.................................................................................................. 192 7.3 PRINCIPALES DISPOSICIONES EN TRANSPORTE DE MATERIAL RADIACTIVO........................... 193  JUSTIFICACIÓN:....................................................................................................................... 194  OPTIMIZACIÓN:....................................................................................................................... 194  LIMITACIÓN DE LAS DOSIS:..................................................................................................... 194 7.4 REQUISITOS DE BULTOS.......................................................................................................... 195 7.5 TIPOS DE BULTOS.................................................................................................................... 196 1. BULTOS EXCEPTUADOS........................................................................................................... 196 2. BULTOS INDUSTRIALES........................................................................................................... 197 3. BULTOS DE TIPO A................................................................................................................... 199 4. BULTOS TIPO B........................................................................................................................ 201 5. BULTOS TIPO C........................................................................................................................ 203 7.6 SEÑALIZACIONES..................................................................................................................... 204 1. CATEGORÍA Y ETIQUETADO DE LOS BULTOS.......................................................................... 204 2. MARCADO DE LOS BULTOS..................................................................................................... 206 7.7 AVISO DE LOS RIESGOS........................................................................................................... 207 7.8 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................... 209 8. FUENTES RADIACTIVAS EN DESUSO Y DESECHOS RADIACTIVOS................................................ 210 8.1 INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... 210  PRINCIPIOS FUNDAMENTALES PARA LA GESTIÓN DE DESECHOS RADIACTIVOS.................... 212  RESPONSABILIDADES EN MATERIA DE GESTIÓN DE DESECHOS RADIACTIVOS...................... 213  CARACTERÍSTICAS DE LOS DESECHOS RADIACTIVOS Y SU CLASIFICACIÓN............................. 214  MÉTODOS DE PRETRATAMIENTO........................................................................................... 217  MÉTODOS DE TRATAMIENTO................................................................................................. 220  MÉTODOS DE EVACUACIÓN.................................................................................................... 222  ALMACENAMIENTO DEFINITIVO (DISPOSICIÓN FINAL).......................................................... 223  ESTRATEGIA PARA ACONDICIONAMIENTO DE LAS FUENTES SELLADAS EN DESUSO............. 228  MEDIDAS GENERALES DE SEGURIDAD RADIOLÓGICA DURANTE EL ACONDICIONAMIENTO DE FUENTES EN DESUSO....................................................................................................................... 229  PROCESO DE ACONDICIONAMIENTO DE LAS FUENTES EN DESUSO....................................... 229 8.2 CLASIFICACIÓN........................................................................................................................ 230 8.3 PRODUCTORES DE RESIDUOS RADIACTIVOS........................................................................... 231 8.4 TRATAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO DE RESIDUOS RADIACTIVOS DE BAJA Y MEDIANA ACTIVIDAD (RRBMA)............................................................................................................................ 232 8.5 ACONDICIONAMIENTO DE RESIDUOS RADIACTIVOS DE ALTA ACTIVIDAD (RRAA)................. 233 8.6 TRANSPORTE DE RESIDUOS RADIACTIVOS.............................................................................. 233 8.7 ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS RADIACTIVOS................................................................... 234 a. ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS DE ACTIVIDAD ALTA......................................................... 235 b. ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS DE MEDIANA Y BAJA ACTIVIDAD..................................... 237 8.8 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................... 239 9. ACCIDENTES Y EMERGENCIAS RADIOLÓGICAS........................................................................... 240 9.1 INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... 240 9.2 TIPOS DE ACCIDENTES............................................................................................................. 240 a. UNA FUENTE RADIACTIVA COLOCADA EN UN LUGAR INADECUADO, ABANDONADA, PERDIDA O ROBADA........................................................................................................................................ 240 b. UNA FUENTE DE RADIACIÓN QUEDA EXPUESTA O AUMENTA INADVERTIDAMENTE SU INTENSIDAD, A CONSECUENCIA DE UNA FALLA DURANTE SU OPERACIÓN RUTINARIA................. 241 c. UNA SUSTANCIA RADIACTIVA SE DERRAMA O SE DISPERSA.................................................. 241 9.3 CAUSAS DE ACCIDENTES......................................................................................................... 242 a. LECCIONES APRENDIDAS......................................................................................................... 244 b. “ACCIDENTES” EN RADIODIAGNÓSTICO MÉDICO................................................................... 245 9.4 ACCIDENTES Y SUS CONSECUENCIAS...................................................................................... 246 9.5 PLANIFICACIÓN PARA EMERGENCIAS..................................................................................... 248 a. CLASIFICACIÓN DE LOS ACCIDENTES...................................................................................... 251 b. MEDIDAS DE PROTECCIÓN...................................................................................................... 252 c. ENTRENAMIENTOS.................................................................................................................. 256 d. SIMULACROS........................................................................................................................... 257 9.6 INTERVENCIÓN........................................................................................................................ 257  BASES DE LA INTERVENCIÓN:.................................................................................................. 258  RIESGOS PARA EL PÚBLICO..................................................................................................... 260  AVISOS Y/O INSTRUCCIONES PARA EL PÚBLICO..................................................................... 261 9.7 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................... 264 10. REGLAMENTO DE SEGURIDAD RADIOLÓGICA........................................................................ 265 EXPOSICIÓN DE MOTIVOS............................................................................................................... 265 DEFINICIONES.................................................................................................................................. 267 TÍTULO PRIMERO De la Protección Contra la radiación.................................................................. 271 TÍTULO SEGUNDO RADIOISÓTOPOS COMO FUENTES ABIERTAS.................................................... 275 TÍTULO TERCERO RADIOISÓTOPOS COMO FUENTES SELLADAS..................................................... 280 TÍTULO CUARTO MÁQUINAS DE RAYOS X EN GENERAL................................................................. 288 TÍTULO QUINTO MÁQUINAS DE RAYOS X EN MEDICINA................................................................ 290 TÍTULO SEXTO MÁQUINAS GENERADORAS DE RADIACIONES Y PARTÍCULAS NUCLEARES DE CUALQUIER TIPO.............................................................................................................................. 301 TÍTULO SÉPTIMO NORMAS PARA EL PERSONAL QUE TRABAJA EN EL CAMPO DE LAS RADIACIONES......................................................................................................................................................... 303 TÍTULO OCTAVO SANCIONES A INFRACCIONES COMETIDAS A LO ESTIPULADO EN EL PRESENTE REGLAMENTO.................................................................................................................................. 309 TÍTULO NOVENO DISPOSICIONES VARIAS PARA EL REGLAMENTO DE SEGURIDAD RADIOLÓGICA......................................................................................................................................................... 313 ANEXOS............................................................................................................................................. 317 ANEXO 1 TRANSPORTE DE MATERIALES RADIACTIVOS................................................................. 317 MATERIALES RADIACTIVOS QUE EXIGEN SERVICIO DE TRANSPORTE............................................. 317 RESUMEN DE ENSAYOS MECÁNICOS PARA LOS BULTOS TIPO A y B............................................... 318 CATEGORÍAS DE ETIQUETAS............................................................................................................ 323 ANEXO 2 EJERCICIOS...................................................................................................................... 325 ACTIVIDAD....................................................................................................................................... 325 ÍNDICE DE TRANSPORTE.................................................................................................................. 326 TASA DE DOSIS CON RESPECTO AL DISTANCIA................................................................................ 327 EXPOSICIÓN..................................................................................................................................... 329 CAPÍTULO 1 1. GENERALIDADES SOBRE LAS RADIACIONES 1.1 NATURALEZA DE LA RADIACIÓN Hablando en sentido amplio, la radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas, es decir, es la forma en que la energía se mueve de un lugar a otro. Por ejemplo, la energía del sonido, la luz, el calor, se dispersan en forma de ondas. Las ondas o radiaciones electromagnéticas se pueden clasificar en: Radiación no ionizante: Son aquellas que no tienen la suficiente energía como para romper los enlaces que unen los átomos del medio que irradian (ondas de radio y tv, microondas, luz visible, etc.). Radiación ionizante: Son aquellas que tienen suficiente energía como para producir ionizaciones de los átomos del medio o materia que es irradiado. Van desde los rayos X hasta la radiación cósmica. Figura 1.1 Diagrama de longitudes de onda y el nivel energético Hay relación directa entre longitud de onda y el nivel energético. Mientras más pequeña es la longitud de onda, mayor es su nivel energético. Por tal razón, los Rayos X y Gamma 1 son considerablemente más energéticos que la luz visible, por lo tanto, tienen un gran poder de penetración. 1.2 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). Entonces 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 o afectar los procesos biológicos normales.  TIPOS DE RADIACIÓN IONIZANTE 1. Partículas alfa: Las partículas alfa son conjuntos de dos protones y dos neutrones, es decir, el núcleo de un átomo de helio, eyectadas del núcleo de un átomo radiactivo. La emisión de este tipo de radiación ocurre en general en átomos de elementos muy pesados, como el uranio, el torio o el radio. Estas partículas tienen la característica de ser muy pesadas y tener doble carga positiva. El tipo de radiación que se emite es poco penetrante que puede ser detenida por una simple hoja de papel, son peligrosas cuando las sustancias que las emiten se introducen en el cuerpo humano por ingestión o por inhalación. Figura 1.2 Partículas Alfa 2. Partículas beta: Las partículas beta tienen una carga negativa y una masa muy pequeña, por esta razón, reaccionan menos frecuentemente con la materia que las partículas alfa, pero su poder de penetración es mayor que en estas (casi 100 veces más penetrantes). Las partículas beta son frenadas por metros de aire, una lámina de aluminio o unos centímetros de 2 agua. No obstante, las sustancias emisoras beta pueden ser peligrosas si se incorporan al organismo humano. Figura 1.3 Partículas Beta 3. Rayos gamma y rayos X: Las emisiones alfa y beta suelen ir asociadas con la emisión gamma. Es decir, las radiaciones gamma suelen tener su origen en el núcleo excitado generalmente, tras emitir una partícula alfa o beta, el núcleo tiene todavía un exceso de energía, que es eliminado como ondas electromagnéticas de elevada frecuencia. Los rayos gamma no poseen carga ni masa, por tanto, la emisión de rayos gamma por parte de un núcleo no conlleva cambios en su estructura, interaccionan con la materia colisionando con las capas electrónicas de los átomos con los que se cruzan provocando la pérdida de una determinada cantidad de energía radiante con lo cual pueden atravesar grandes distancias. Su energía es variable, pero en general pueden atravesar cientos de metros en el aire, y son detenidas solamente por capas grandes de hormigón, plomo o agua. Figura 1.4 Rayos Gamma y Rayos X 4. Neutrones: Son partículas sin carga eléctrica, tienen un gran poder de penetración en la materia. No producen ionización directamente, pero al interactuar con los átomos pueden generar rayos alfa, beta, gamma o X, que si son ionizantes. Los neutrones solo pueden interceptarse con masas gruesas de hormigón, agua o parafina. 3 Figura 1.5 Poder de penetración de las radiaciones. 1.3 ORIGEN DE LAS RADIACIONES IONIZANTES  RADIACIÓN NATURAL La mayor parte de la radiación recibida por la población del mundo proviene de fuentes naturales (Figura 1.1). La exposición a la mayoría de ellas es inevitable. A lo largo de toda la historia de la Tierra, la radiación procedente del espacio exterior y de los materiales de la corteza ha afectado a la superficie de la Tierra. El hombre es irradiado en dos formas: las sustancias radiactivas pueden permanecer en el exterior del cuerpo humano, irradiándolo desde afuera o "externamente", o pueden ser inhaladas con el aire o ingeridas con los alimentos y el agua, irradiándolo así desde adentro o "internamente". Sin embargo, aunque todos los habitantes del planeta están expuestos a las radiaciones naturales, algunos son mucho más irradiados que otros, ello depende del lugar donde vivan, en zonas con rocas o suelos particularmente radiactivos, las dosis son muy superiores a la media, mientras que en otros lugares son muy inferiores. También depende de su forma de vida, la utilización de determinados materiales de construcción en sus viviendas, el cocinar con gas, el uso de hogares con carbón, la aislación térmica de los ambientes e, inclusive, los viajes en avión aumentan la exposición a la radiación natural. Las fuentes terrestres son especialmente responsables por la mayor parte de la exposición del hombre a la radiación natural. En circunstancias normales, producen más de cinco sextos de las dosis efectivas individuales, la mayoría de ellas por irradiación interna. La radiación cósmica aporta el resto, fundamentalmente por irradiación externa. 1. RADIACIÓN CÓSMICA Provenientes del sol y de las fuentes de energía existentes en nuestra galaxia o fuera de ella. Esta radiación es causante de, aproximadamente, la mitad de la exposición del hombre a la radiación natural externa. La mayoría tiene su origen en las profundidades del espacio interestelar; algunas son una consecuencia de las deflagraciones solares. 4 Los rayos cósmicos irradian la Tierra directamente e interaccionan con la atmósfera, produciendo tipos adicionales de radiación y diferentes materiales radiactivos. Aunque ningún lugar escapa a este bombardeo terráqueo invisible, algunas partes del globo son más afectadas que otras. Las zonas polares reciben un flujo mayor que las zonas ecuatoriales, al ser desviada la radiación por el campo magnético terrestre. La exposición aumenta también con la altitud sobre el nivel del mar (factor más importante que el anterior) al disminuir la protección dispensada por la atmósfera. Una persona que vive al nivel del mar recibe, en promedio, una dosis equivalente de aproximadamente 355 microsievert (1 microsievert = 1 millonésima de sievert) de radiación cósmica por año, mientras que otra que se encuentre, por ejemplo, en La Paz recibe una dosis cinco veces mayor. Los viajes en avión exponen a pasajeros y tripulación a dosis todavía superiores, aunque por períodos más cortos. Entre los 4.000 metros sobre el nivel del mar, la altitud de las aldeas más elevadas de los sherpas sobre las laderas del Everest, y los 12.000 metros, el nivel superior de altitud de los vuelos intercontinentales, la exposición a la radiación cósmica se multiplica por 25. Esta aumenta aún más entre los 12.000 y los 25.000 metros, la altitud máxima alcanzada por los aviones supersónicos. La Figura 1.6 muestra valores promedios de tasas de dosis por hora, debidas a los rayos cósmicos, para distintas altitudes. Un viaje Nueva York - París expondrá al pasajero a unos 50 microsievert si lo realiza en un avión comercial y a unos 40 si lo hace en uno supersónico -aunque éste se encuentra expuesto a una irradiación más intensa- pues realiza la travesía en un tiempo mucho menor. En la actualidad, los viajes aéreos generan una dosis efectiva colectiva para la población mundial de alrededor de 6.000 sievert hombre. Figura 1.6 Niveles de radiación cósmica 5 2. RADIACIÓN TERRESTRE Los principales materiales radiactivos presentes en las rocas son el potasio-40, y las dos series de elementos radiactivos procedentes de la desintegración del uranio-238 y del torio-232, dos radionucleidos de período largo que existen en la Tierra desde su origen. El rubidio-87 y el uranio-235 revisten menor importancia. Naturalmente, los niveles de radiación terrestres alrededor del mundo difieren de un lugar a otro, al variar la concentración de estos materiales en la corteza terrestre. Para la mayor parte de la población, tales diferencias no son especialmente significativas. Estudios llevados a cabo en 23 países durante las últimas décadas muestran que más de la mitad de la población mundial se halla expuesta a irradiación gamma externa cuya media es de aproximadamente 0,35 milisievert (1 milisievert = 1 milésima de sievert) por año, con un valor mínimo de 0,15 mSv y un máximo de 0,52 mSv. Pero casi un 3% de esa población recibe un milisievert por año, existiendo lugares donde los niveles de radiación terrestre son todavía muy superiores. Cerca de la ciudad de Pozos de Caldas, 200 kilómetros al norte de Sao Paulo, Brasil, existe una colina donde los investigadores han descubierto tasas de dosis de radiación unas ochocientas veces superiores a la media, 250 milisievert por año. La colina no está habitada, pero niveles tan sólo ligeramente menores han sido encontrados 600 kilómetros al este, en una zona costera. Guarapari es una pequeña ciudad de 12.000 habitantes que cada verano acoge a unos 30.000 visitantes. En determinadas zonas de sus playas han sido registrados 175 milisievert por año. Los niveles de radiación en sus calles son sensiblemente inferiores, entre 8 y 15 milisievert por año, pero aun así varias veces superiores a los normales. Algo similar ocurre en el puerto de pescadores de Meaipe, 50 kilómetros al sur que, como Guarapari, también está asentado sobre arenas ricas en torio. En el otro extremo del mundo, en las costas sudoccidentales de la India, 70.000 personas viven en una franja de terreno de 55 kilómetros que también contiene arenas ricas en torio. Los análisis realizados en 8.513 personas mostraron que reciben en promedio 3,8 milisievert por año. Más de 500 personas reciben más de 8,7 milisievert, alrededor de 60 reciben más de 17 milisievert, unas 50 veces la dosis promedio debida a la radiación terrestre. Estas áreas de Brasil y la India han sido las mejor estudiadas entre todas las que poseen un alto nivel de radiación natural terrestre. Pero niveles de hasta 400 milisievert por año han sido descubiertos en Ramsar, Irán, donde existen manantiales ricos en radio-226. Se sabe que existen otras regiones de elevada radiación natural terrestre en Francia, Madagascar y Nigeria. El Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de las Radiaciones Atómicas (en inglés, UNSCEAR) ha calculado que, en promedio, la población del mundo recibe de la radiación natural terrestre una dosis equivalente de unos 410 microsievert 6 por año, ligeramente superior a la que recibe de los rayos cósmicos una persona que vive al nivel del mar. 3. IRRADIACIÓN INTERNA Dos tercios de la dosis recibida por el hombre de fuentes naturales provienen de substancias radiactivas que se encuentran en el aire que respira, en los alimentos que ingiere y en el agua que bebe. Una parte muy pequeña de esta dosis proviene de radionucleidos, como el carbono-14 y el tritio, producidos por la radiación cósmica; casi toda ella procede de fuentes terrestres. El hombre recibe en promedio unos 180 microsievert al año del potasio-40, incorporado junto con el potasio no radiactivo, que es un elemento químico esencial para el organismo. Sin embargo, la mayor parte de las dosis proviene de los nucleídos resultantes de la desintegración del uranio-238 y, en menor medida, del torio-232. Algunos de ellos, como el plomo-210 o el polonio-210, se introducen en el organismo fundamentalmente con los alimentos. Ambos se encuentran concentrados en pescados y mariscos, por ende, quienes ingieren grandes cantidades de estos alimentos son susceptibles de recibir dosis correspondientemente más elevadas. Decenas de miles de personas en el extremo septentrional del hemisferio norte subsisten fundamentalmente en base a la carne de reno y caribú, animales que contienen elevadas concentraciones de los nucleídos radiactivos mencionados - en particular de polonio-210- porque en invierno se alimentan con líquenes que los acumulan. Estas personas reciben dosis de polonio-210 hasta 35 veces superiores a las normales. En el otro extremo del mundo, los habitantes de una región del oeste de Australia, rica en uranio, reciben dosis 75 veces superiores a las normales debido a la carne de ovino y canguro que consumen. Algunos alimentos, como los mariscos y la nuez del Brasil, concentran substancias radiactivas, de modo que las personas que lo consumen en grandes cantidades pueden recibir una dosis de radiación natural muy superior al promedio. El radón: En los últimos años, los científicos han comenzado a darse cuenta de que la fuente más importante de radiación natural es un gas invisible, insípido e inodoro, siete veces y media más pesado que el aire, denominado radón. El UNSCEAR ha estimado que el radón y sus descendientes radiactivos de período corto, los radionucleidos formados por su desintegración, contribuyen con tres cuartas parte de la dosis efectiva anual recibida por el hombre de fuentes terrestres naturales y, aproximadamente con la mitad de la recibida de la totalidad de las fuentes naturales. La mayoría de esta dosis proviene de la inhalación de los radionucleidos, especialmente en ambientes cerrados. El radón fluye de la tierra en todas partes, pero sus niveles en el ambiente varían mucho de un lugar a otro. Sin embargo, el grado de exposición al radón aumenta en lugares cerrados. En las zonas templadas, las concentraciones de radón en el interior de los 7 edificios son, en promedio, unas ocho veces superiores a las existentes en el exterior. En los países tropicales no se han efectuado mediciones estadísticamente significativas; dado que el clima es más cálido y por ende los edificios permanecen más tiempo abiertos, es probable que la concentración en el interior de setos no difiera mucho de la existente en el exterior. Cuanto más cerrados son los edificios, más se concentra el radón dentro de ellos. Una vez que el gas penetra, filtrándose a través del suelo o en menor medida fluyendo de los materiales utilizados en su construcción, es difícil que salga. Los niveles de exposición a la radiación pueden alcanzar valores muy elevados, sobre todo si el edificio se encuentra asentado en un terreno particularmente radiactivo o ha sido construido con materiales especialmente radiactivos. El aislamiento térmico agrava la situación, al hacer más difícil la salida del gas. Los materiales de construcción más comunes, como son la madera, los ladrillos y el hormigón, desprenden relativamente poco radón. El granito es mucho más radiactivo, como también lo es la piedra pómez, utilizada por ejemplo, en la ex Unión Soviética y Alemania. El fosfoyeso: Es un subproducto de otro proceso de tratamiento de minerales de fosfato, ha sido ampliamente utilizado en la confección de bloques huecos de hormigón, planchas de yeso y fieltro, sistemas de compartimentación y cemento. Es más barato que el yeso natural, por ser un desecho, y su empleo contribuye a preservar las fuentes naturales y a reducir la contaminación. Sólo en Japón, tres millones de toneladas de este material fueron utilizadas en el sector de la construcción en 1.974. Pero el fosfoyeso es varias veces más radiactivo que el yeso natural al que reemplaza, y las personas que viven en casas que lo incorporan están expuestas a un 30 por ciento de radiación adicional respecto a aquéllas que no lo hacen. Casi siempre la fuente de radón más importante es el suelo en que se asientan las viviendas. En algunos casos, éstas han sido construidas sobre terrenos particularmente radiactivos, conteniendo residuos radiactivos antiguos, incluyendo residuos de la explotación de uranio en Colorado (Estados Unidos), residuos de aluminio en Suecia, residuos originados por plantas de radio-226 en Australia y terrenos recuperados de la minería de fosfatos en Florida (Estados Unidos). Los niveles de radón más elevados encontrados en Helsinki (Finlandia) (5.000 veces superiores a los normales en el aire) fueron detectados en casas cuya única fuente significativa era el terreno donde se asentaban. Incluso en Suecia, las últimas investigaciones muestran que el mayor problema al respecto es el radón que emana del suelo. El agua y el gas natural constituyen otras fuentes de radón en las viviendas, si bien menos importantes. Las cantidades de radón existentes en el agua son generalmente 8 pequeñas, pero algunos suministros, como los procedentes de pozos de gran profundidad, presentan concentraciones muy altas. La dosis total, debida a la exposición al Radón y a sus hijos es de aproximadamente 1,3 milisievert por año, la mitad de la dosis estimada total, procedente de fuentes naturales. 4. OTRAS FUENTES El carbón, como la mayoría de los materiales naturales, contiene vestigios de radionucleidos primordiales. Su combustión produce la liberación de éstos (que hasta entonces yacían en las profundidades de la tierra) al ambiente, donde pueden afectar al hombre. Cuando se quema al carbón, la mayor parte de él se convierte en cenizas, concentrándose en ellas las sustancias radiactivas. La mayoría de las cenizas pesadas se acumulan en el fondo de las calderas de las centrales térmicas convencionales. Las cenizas livianas salen al exterior por las chimeneas. La cantidad de carbón utilizada para cocinar o calentar las viviendas es mucho menor que la utilizada en las centrales térmicas, pero produce el escape de una mayor proporción de cenizas. Por ello, puede decirse que los hogares abiertos y cocinas del mundo emiten una cantidad de cenizas equivalente a la liberada por las centrales térmicas. En diversos países, más de un tercio de las cenizas provenientes de la combustión del carbón son re-utilizadas en la elaboración de cemento y concreto. Algunos concretos están formados por cuatro quintas partes de cenizas. También se emplean en la construcción de carreteras y para mejorar suelos agrícolas. Todas estas aplicaciones pueden contribuir a aumentar los niveles de exposición a la radiación, pero hay muy poca información publicada sobre este tema. La energía geotérmica constituye otra fuente de incremento de exposición a la radiación. En algunos países se extraen las reservas de vapor y agua caliente existentes en el interior de la Tierra para generar electricidad o calentar edificios. Dado que en la actualidad representa tan sólo el 0,1% de la producción eléctrica mundial, la energía geotérmica contribuye en muy pequeña medida a la exposición mundial a la radiación. Pero su importancia puede aumentar significativamente en el futuro, al ser enorme su potencial, según diversos estudios. Los fosfatos son explotados de manera extensiva en todo el mundo; se emplean sobre todo en la elaboración de fertilizantes (unas 30 millones de toneladas se destinan anualmente a esta actividad). La mayoría de los yacimientos de fosfato en explotación contienen altas concentraciones de uranio. La extracción y transformación del mineral produce la liberación de radón, al tiempo que los fertilizantes obtenidos son radiactivos y contaminan los alimentos. Normalmente, esta contaminación es poco importante pero 9 puede dejar de serlo si los fertilizantes son utilizados en forma líquida o si los productos derivados de los fosfatos se emplean para alimentar animales. Tales productos son, de hecho, ampliamente empleados como complemento de la alimentación animal, produciendo aumentos significativos de los niveles de radio-226 en la leche. El promedio de la dosis procedente del fondo natural que recibe una persona es del orden de 2,4 mSv/año. Figura 1.7 Dosis de radiación natural  RADIACIÓN ARTIFICIAL Desde hace algunas décadas se ha generalizado el empleo de la radiación de origen artificial, es decir, radiación no natural creada por el hombre. Las fuentes de radiación son indispensables para la moderna atención de salud: los materiales médicos desechables esterilizados por irradiación intensa son de gran utilidad en la lucha contra las enfermedades; la radiología es un instrumento fundamental de diagnóstico; la radioterapia es un elemento habitual del tratamiento de las enfermedades malignas. La utilización de la energía nuclear y las aplicaciones de sus subproductos, es decir, la radiación y las substancias radiactivas, siguen aumentando en todo el mundo. Las técnicas nucleares encuentran aplicaciones crecientes en la industria, la agricultura, la medicina y muchos campos de la investigación, beneficiando a cientos de millones de personas y ofreciendo empleo a millones de trabajadores en las profesiones conexas. La irradiación se emplea en todo el mundo para conservar los alimentos y reducir su desperdicio y, las técnicas de esterilización se utilizan para erradicar insectos y plagas portadores de enfermedades. La radiografía industrial se usa habitualmente, por ejemplo, para examinar soldaduras, detectar fisuras y prevenir la rotura de construcciones mecánicas. Las radiaciones artificiales son producidas mediante ciertos aparatos o métodos desarrollados por el ser humano, como por ejemplo los aparatos utilizados en radiología, algunos empleados en radioterapia, por materiales radiactivos que no existen en la naturaleza pero que el ser humano es capaz de sintetizar en reactores nucleares o aceleradores, o por materiales que existen en la naturaleza pero que se concentran químicamente para utilizar sus propiedades radiactivas. La naturaleza física de las radiaciones artificiales es idéntica a la de las naturales. Por ejemplo, los rayos X 10 naturales y los rayos X artificiales son ambos rayos X (fotones u ondas electromagnéticas que proceden de la des-excitación de electrones atómicos). Ejemplos de fuentes artificiales de radiación son los aparatos de rayos X, de aplicación médica o industrial, los aceleradores de partículas de aplicaciones médicas, de investigación o industrial, o materiales obtenidos mediante técnicas nucleares, como ciclotrones o centrales nucleares. 1. Fuentes Médicas En la actualidad, la medicina es la fuente más importante de exposición del hombre a la radiación artificial. De hecho, en muchos países es responsable de casi todas las dosis recibidas de fuentes artificiales. Obviamente, las dosis individuales varían enormemente, desde cero (en alguien que jamás ha sido examinado con rayos-X) hasta muchos de miles de veces la dosis promedio anual de radiación natural (en algunos pacientes que reciben tratamiento contra el cáncer). Se dispone todavía de muy poca información confiable y representativa como la que el UNSCEAR necesitaría para calcular la dosis para la población mundial. Se desconoce el número exacto de personas irradiadas por año, de las dosis que ellas reciben o de las partes de su organismo afectadas. Las radiaciones ionizantes se usan en medicina en dos formas distintas: para diagnosticar enfermedades o lesiones y para destruir células cancerosas. Para fines de diagnóstico, los rayos X se hacen pasar a través del paciente para producir una imagen. Esta técnica es tan útil, que todos los años se realizan exámenes con rayos X en miles de pacientes. La utilización de rayos-X en diagnóstico es, en la práctica, la forma más común de irradiación médica. Las cifras relativas a los países industrializados indican que en ellos se llevan a cabo anualmente unos 800 exámenes diagnósticos anuales por cada 1.000 habitantes (excluyendo los practicados en clínicas dentales y los estudios radiográficos masivos). Datos más dispersos, referentes a países en desarrollo, muestran que los valores al respecto se encuentran cercanos a 30 exámenes por cada 1.000 habitantes. En el caso de algunas enfermedades, puede obtenerse información para el diagnóstico, utilizando los rayos gamma emitidos por substancias radiactivas introducidas en el paciente por inyección, ingestión o inhalación. La substancia radiactiva, forma parte de un fármaco escogido de manera que se concentre en el órgano o parte del cuerpo objeto del examen. Para estudiar la distribución o circulación de la substancia radiactiva, se utiliza una “cámara gamma”. La cámara detecta la radiación gamma y produce una imagen que indica si el tejido está sano o proporciona información sobre la índole y alcance de la enfermedad. En la mayoría de los países, alrededor de la mitad de los exámenes médicos con rayos- X son los de tórax, aunque los estudios radiográficos masivos de tórax tienden a decrecer a medida que disminuye la incidencia de la tuberculosis. Es más, en la 11 actualidad existen evidencias de que la detección prematura del cáncer de pulmón por esta vía no aumenta significativamente la esperanza de sobrevida del paciente. La frecuencia de tales exámenes ha decaído significativamente en países industrializados como Suecia, Reino Unido o los Estados Unidos. En algunos otros, sin embargo, cerca de un tercio de la población es todavía examinada anualmente en forma masiva. Figura 1.8 Equipo de rayos X, Arco en C Las enfermedades cancerosas pueden tratarse con radioterapia, para lo cual se utilizan haces de rayos X de alta energía, o haces de electrones de alta energía o rayos Gamma generados por fuentes de Cobalto-60 u otras similares. Estos haces se enfocan cuidadosamente al tejido enfermo para destruirlo. También pueden utilizarse substancias radiactivas sólidas, en pequeñas cantidades, que se introducen temporalmente en los tejidos o en forma de solución, para tratar enfermedades y administrar dosis de radiación altas, pero localizadas. Los usos médicos de las radiaciones son la mayor fuente de exposición artificial del público. La dosis promedio global anual es de 0,3 milisieverts. 2. Radiación Ambiental: Con el advenimiento de la era nuclear, particularmente con los ensayos nucleares atmosféricos, se extendió el problema de la contaminación atmosférica producida por el hombre. Durante los últimos 40 años todos hemos estado expuestos a la radiación procedente de la precipitación radiactiva derivada de la explosión de armas nucleares. Virtualmente nada de esta exposición procede de las bombas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki en 1.945; prácticamente la totalidad resulta de las explosiones llevadas a cabo en la atmósfera para ensayar armas nucleares. Los ensayos alcanzaron dos puntos culminantes; el primero, entre 1.954 y 1.958, período en el que efectuaron explosiones los Estados Unidos, la ex URSS y el Reino 12 Unido; el segundo, y más importante entre 1.961 y 1.962, siendo los Estados Unidos y la ex URSS los principales contribuyentes. Durante el primer período dominaron los ensayos de los Estados Unidos y durante el segundo, los de la ex Unión Soviética. En 1.963, estos tres países firmaban el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares, comprometiéndose a no ensayar armas nucleares en la atmósfera, los océanos o el espacio exterior. Desde entonces, Francia y China han venido llevando a cabo una serie menor de ensayos en la atmósfera aunque con frecuencia decreciente, las últimas en 1.980. Los ensayos subterráneos continuaron practicándose, sin que virtualmente produzcan precipitación radiactiva. Se estima que la mayoría del material radiactivo producido por algunos artefactos nucleares, con una potencia del orden de varios megatones de TNT, se deposita en un radio de 100 km. En el Hemisferio Norte han tenido lugar la mayor parte de los ensayos, por lo tanto, ha recibido la mayor cantidad de precipitación radiactiva. El material radiactivo generado durante una explosión nuclear o termonuclear se divide en tres fracciones: partículas grandes que se depositan desde la atmósfera en períodos de horas; partículas más pequeñas que permanecen en la troposfera (capa inferior de la atmósfera), desde donde se depositan en algunos días; y la fracción inyectada en la estratosfera (capa siguiente de la atmósfera, entre los 10 y 50 km), de la que se depositan en meses. La primera fracción, que incluye a los nucleídos altamente radiactivos de corto período de semi-desintegración, es la principal responsable de los efectos deletéreos debidos al "fallout". El "fallout" troposférico debido a una explosión termonuclear equivalente a varios megatones de TNT, se distribuye ampliamente en ambos hemisferios dentro de los primeros 35 días. La fracción estratosférica se deposita en los polos en 1 o 2 años. Este depósito es tan lento que muchos nucleídos decaen antes de llegar a la atmósfera inferior. Los diversos tipos de precipitación radiactiva contienen varios cientos de radionucleidos diferentes, pero sólo unos pocos inciden significativamente en la exposición del hombre, ya que la mayoría se produce en cantidades muy pequeñas o se desintegra a gran velocidad. Sólo cuatro de ellos contribuyen en más del uno por ciento a la dosis efectiva colectiva comprometida de la población mundial procedente de explosiones nucleares. Estos son, en orden decreciente de importancia, el carbono-14, el cesio-137, el circonio- 95 y el estroncio-90. La dosis de estos y otros radionucleidos es suministrada a lo largo de períodos diferentes, al producirse su decaimiento a ritmos distintos. Así, el circornio- 95, cuyo período de semi-desintegración es de 64 días, ya ha suministrado prácticamente la totalidad de las dosis comprometidas por los ensayos nucleares. El cesio-137 y el estroncio-90, que tienen períodos de unos 30 años, completarán la mitad de la dosis a fines del siglo. Sólo el carbono-14, con su período de 5.730 años, permanecerá activo en el futuro lejano. 13 3. Energía Nucleoeléctrica: La producción de energía nucleoeléctrica se inicia con la extracción y tratamiento del mineral de uranio y sigue en la elaboración del combustible nuclear. Tras su utilización en las centrales nucleares, el combustible irradiado es en ocasiones "reprocesado" para recuperar el uranio y el plutonio. Figura 1.9 Niveles de radiación cósmica. El proceso concluye eventualmente con el almacenamiento de los desechos radiactivos. En cada una de las etapas del combustible nuclear se producen desechos y liberaciones o descargas al medio ambiente en mayor o menor medida, dependiendo del proceso involucrado. En los reactores nucleares la cantidad de diferentes materiales radiactivos liberados varía ampliamente, tanto entre los diversos tipos, como entre los distintos reactores del mismo tipo. También varía de año en año para un mismo reactor, en parte debido a que los trabajos de mantenimiento (los que originan las mayores descargas de rutina) varían anualmente. En los últimos años, las descargas de las centrales nucleares tienden a disminuir, a pesar de la mayor producción de electricidad. Ello es consecuencia tanto de las mejoras tecnológicas introducidas como de la aplicación de medidas de protección radiológicas más estrictas. El UNSCEAR calcula que el ciclo del combustible en su conjunto origina una dosis efectiva colectiva comprometida a corto plazo de alrededor de 3 sievert hombre por cada 14 Gigawatt-año de electricidad producida por la totalidad de las centrales nucleares del mundo. La explotación del mineral y los procesos de separación y purificación química del uranio contribuyen con 1,5 sievert hombre; y la fabricación del combustible sólo con 0,003 sievert hombre. Las dosis medias anuales recibidas por los miembros del público en las inmediaciones de las centrales nucleares representan menos del uno por ciento de las causadas por las fuentes de radiación natural. 4. Otras fuentes: Los accidentes en la industria nuclear han dado lugar a grandes dispersiones de radiactividad. El accidente más importante ocurrió en la Central Nuclear de Chernóbil, donde una explosión provocó la emisión de grandes cantidades de radiactividad, durante varios días. Finalmente, algunos artículos comunes de consumo contienen materiales radiactivos que originan dosis de radiación al público, tales como: detectores de humo, pararrayos, ciertos relojes pulsera luminosos, algunos radionucleidos son utilizados en la iluminación de señales de salida de emergencia, brújulas, aparatos de puntería en armas, diales de teléfonos, etc. Su impacto anual es cuatro veces superior al de las descargas ambientales procedentes de las centrales nucleares. 1.4 CONOZCA SU PROPIA DOSIS DE RADIACIÓN. Conscientes de que vivimos en un mundo radiactivo podemos tener una idea de la cantidad de radiación a la que estamos expuestos en un año, usando el siguiente cuadro. FUENTES DE RADIACIÓN DOSIS ANUAL mSv % RADIACIÓN NATURAL Radiación Cósmica: Ubicación: Radiación a nivel de mar 0.26 14.50 Quito: 2850 msnm. Añada 0.1 por cada 425 m de elevación Viaje por avión: Por cada 1500 millas 0.01 Radiación Gamma: 15 Tipo de Construcción: Ladrillo 0.45 16.30 Piedra 0.50 Madera 0.35 Concreto 0.45 (Asumiendo que ¾ partes de su tiempo, Usted está en casa) Suelo: 0.15 5.60 (Asumiendo que ¼ de su tiempo está fuera de casa) Radiación Interna: Comida y bebida 0.23 8.60 Radón en el aire que respira 1.30 48.30 RADIACIÓN ARTIFICIAL Pruebas Nucleares, fall out 0.04 0.30 Rayos X (promedio) 0.30 11.20 RX-pecho (Nº) Nº x 0.09 RX-tubo digestivo Nº x 2.10 Televisión, horas por día (Nº) Nº x 0.0015 LA DOSIS PROMEDIO TOTAL DE LA POBLACIÓN MUNDIAL ES: 2.69 mSv 16 1.5 BIBLIOGRAFÍA 1. CSN “Radiación, dosis, efectos, riesgos”. Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), Naciones Unidas (1985), p. 63 2. Kako, M. Y Trainer, J. “La Energía Nuclear. Argumentos en favor y en contra de la más controvertida de las tecnologías actuales”. CR Ferrar, Traductor. Gemidas De. AS, Barcelona, España. (1986). Capítulo 2; p. 31-88. 3. National Academy of Sciences. “The biological effects of atomic radiation, a report to the public” NAS-NRC, Washington (1986), p. 40 4. National Council on Radiation Protection and Measurements. “Exposure of the population in the United States and Canada from Natural Backgound Radiation: Recommendations”. NCRP # 94 (1987), p. 209 5. OIEA. “Seguridad Radiológica”. Div. Información Pública, OIEA, Viena (1986)18 p. 18 6. OIEA. “Realidades en torno a las radiaciones de bajo nivel”. Div. Información Pública, OIEA, Viena (29889), p. 16 7. Wahlstrom, B. “Radiation and Health. Some facts about radiation”. In IAEA, Highlights of Proceedings, Public Information Regional Seminars. 1992. p. 33- 39. 17 CAPÍTULO 2 2. FÍSICA DE LAS RADIACIONES 2.1 INTRODUCCIÓN “Las radiaciones ionizantes no se pueden ver o sentir, pero sí se pueden describir y cuantificar físicamente, como también se pueden detectar con precisión mediante experimentos apropiados”. En este capítulo se abordarán conceptos básicos de física sobre la estructura de la materia, radiactividad e interacción de la radiación con la materia; todo esto relacionado con la radiación ionizante. Al hablar de radiaciones ionizantes, en general se las asocia a algo negativo, porque no es un hecho conocido y debemos saber que vivimos en un mundo naturalmente radioactivo y que probablemente gracias a ello la vida sea tal y como la conocemos. La mayor parte de la radiación ionizante recibida por la población mundial proviene de fuentes naturales y es inevitable exponerse a la mayoría de ellas. Pero además, en los últimos cien años aproximadamente, desde el descubrimiento de los rayos X, hemos producido artificialmente fuentes de radiación que emiten diferentes tipos de radiaciones y hemos aprendido a utilizar la energía nuclear con diferentes propósitos: médicos, bélicos, industriales y para la generación de energía eléctrica. Todas estas prácticas, sumadas a la radiación liberada en forma accidental, de rectores nucleares como: Chernobyl, Fukushima, etc., o intencional, como bombas atómicas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki, han aumentado la cantidad de radiación recibida por los seres humanos. Si bien este incremento ha sido mucho menor que la radiación natural, sus efectos son importantes. La población ha mostrado gran preocupación por la potencialidad que poseen las radiaciones para causar daños a corto y largo plazo, tanto ecológicos como sobre la salud de las personas. Sin embargo, aprovechar los beneficios que de las radiaciones ionizantes pueden obtenerse con un alto grado de seguridad, es posible; siempre y cuando los procedimientos de trabajo se fundamenten en el conocimiento y la observancia de las normas de seguridad, no en el miedo. 2.2 RADIACIONES IONIZANTES Y NO IONIZANTES El término radiación se emplea para denominar a todas las formas de propagación de energía mediante fenómenos ondulatorios, como los electromagnéticos, o mediante partículas nucleares que poseen características y consecuencias muy diversas. A 18 igualdad de energía involucrada, las radiaciones capaces de ionizar átomos dan lugar a efectos físicos y biológicos notoriamente más intensos que las radiaciones que no poseen esa capacidad. El significado de esta diferencia es tal que las radiaciones son clasificadas en Ionizantes y No Ionizantes.  RADIACIONES IONIZANTES: Constituyen radiaciones cuyas partículas o fotones transportan la suficiente energía como para provocar la ionización de átomos que encuentran a su paso. Poseen capacidad ionizante las siguientes radiaciones: rayos X, emisiones radiactivas (alfa, beta, positrones, gamma), productos de reacciones nucleares (neutrones, protones, deuterones). La ionización de átomos en las células de los seres vivos da lugar a reacciones químicas capaces de provocar modificaciones estructurales o funcionales en las células, estos efectos son estudiados por el UNSCEAR, creado por la Asamblea General de Naciones Unidas en 1.955. Los informes del Comité se usan como base científica para evaluar los riesgos de la radiación y para establecer medidas de protección.  RADIACIONES NO IONIZANTES: Son radiaciones electromagnéticas cuyos fotones tienen niveles de energía inferiores a los que se requieren para provocar la ionización de los átomos. También pueden provocar efectos negativos sobre la salud pero a través de otros procesos biofísicos diferentes a los inducidos por las radiaciones ionizantes. Son radiaciones no ionizantes la radiación luminosa, ultravioleta, infrarroja, láser, radiofrecuencia, microondas y radiaciones de baja frecuencia. El organismo que estudia sus efectos es la Comisión Internacional de Protección de la Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP) En términos de frecuencia y longitud de onda, las radiaciones electromagnéticas son ionizantes para longitudes de onda inferiores a 10-8 m o frecuencias superiores a 1017 Hz. 19 RADIACIÓN NO IONIZANTE RADIACIÓN IONIZANTE Figura 2.1 Espectro de la Radiación Electromagnética. 2.3 ESTRUCTURA DE LA MATERIA La materia posee una estructura corpuscular constituida por átomos y moléculas formadas por combinaciones de ellos. El átomo constituye la menor unidad de sustancia simple que conserva sus propiedades químicas. El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo ya fue postulado por la escuela atomista en la antigua Grecia. Sin embargo, su existencia quedó demostrada en el siglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX, se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas. La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.  NÚCLEO ATÓMICO: El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos clases: - Protón: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,67262 × 10–27 kg. y una masa 1.837 veces mayor que la del electrón. - Neutrón: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10-27 kg). 20 El núcleo más sencillo es el del hidrógeno, formado únicamente por un protón. El núcleo del siguiente elemento en la tabla periódica, el helio, se encuentra formado por dos protones y dos neutrones. La cantidad de protones contenidos en el núcleo del átomo se conoce como número atómico, el cual se representa por la letra Z y se escribe en la parte inferior izquierda del símbolo químico. Es el que distingue a un elemento químico de otro. Por tanto, el número atómico del hidrógeno es 1 (1H), y el del helio es 2 (2He). La cantidad total de nucleones que contiene un átomo se conoce como número másico, representado por la letra A y escrito en la parte superior izquierda del símbolo químico. Para los ejemplos dados anteriormente, el número másico del hidrógeno es 1(1H), y el del helio, 4(4He). Existen también átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferente número másico, los cuales se conocen como isótopos. Por ejemplo, existen tres isótopos naturales del hidrógeno, el protio (1H), el deuterio (2H) y el tritio (3H). Todos poseen las mismas propiedades químicas del hidrógeno, y pueden ser diferenciados únicamente por ciertas propiedades físicas. Figura 2.2 Representación de los tres Isótopos naturales del átomo de hidrógeno. Otros términos menos utilizados relacionados con la estructura nuclear son los isótonos, que son átomos con el mismo número de neutrones y los isóbaros que son átomos que tienen el mismo número másico. Debido a que los protones tienen cargas positivas se deberían repeler entre sí, sin embargo, el núcleo del átomo mantiene su cohesión debido a la existencia de otra fuerza de mayor magnitud, aunque de menor alcance conocida como la interacción nuclear fuerte. 21  NUBE ELECTRÓNICA: Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga eléctrica elemental negativa y con una masa de 9,10 × 10–31 kg. La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0. A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ión, una partícula con carga neta diferente de cero. El concepto de que los electrones se encuentran en órbitas satelitales alrededor del núcleo se ha abandonado en favor de la concepción de una nube de electrones difusos en el espacio, el cual representa mejor el comportamiento de los electrones descrito por la mecánica cuántica únicamente como funciones de densidad de probabilidad de encontrar un electrón en una región finita de espacio alrededor del núcleo. La parte sustancial de la masa de un átomo se encuentra en su núcleo pero el volumen atómico está determinado por las órbitas electrónicas. La relación de radios orbítales y nucleares para el átomo de hidrógeno es del orden de 10.000 a 1 y por lo tanto la relación de volúmenes nucleares y atómicos es del orden de 1012 a 1. Consecuentemente, la estructura atómica puede ser interpretada como un espacio esencialmente vacío y por lo tanto fácilmente “navegable” por partículas que no posean carga eléctrica, como es el caso de los neutrones y la radiación electromagnética.  TABLA DE NUCLEÍDOS: A modo ilustrativo en la figura 2.3 se presenta una porción de la tabla de nucleídos, la que se usa con frecuencia cuando se trata con materiales radiactivos porque contiene abundante información de interés desde el punto de vista nuclear. 22 Figura 2.3 Parte de la Tabla de Nucleídos. En este tipo de clasificación, se representan los nucleídos conocidos (emisores artificiales, naturales o núcleos estables) en un sistema de ejes en el cual Z, número atómico, corresponde a las ordenadas y N = A - Z, número de neutrones, a las abscisas. - Los isótopos son nucleídos con el mismo número de protones y se encuentran ubicados horizontalmente uno al lado del otro. - Los isótonos son nucleídos con el mismo número de neutrones y se encuentran ubicados verticalmente uno encima del otro. - Los isóbaros son nucleídos con el mismo número de nucleones, A = N + Z, y se encuentran ubicados sobre una diagonal de pendiente negativa. 2.4 ENERGÍA DE IONIZACIÓN Normalmente, cada átomo posee igual cantidad de protones con carga positiva en su núcleo y electrones orbitales con carga negativa, por lo que el átomo en su conjunto constituye una estructura eléctricamente neutra. Esta situación es relativamente estable pues los electrones orbitales están vinculados a los núcleos por fuerzas eléctricas y no pueden romper ese vínculo a menos que reciban un aporte de energía que lo haga posible. Estas energía suelen expresarse en eV (electrón Volt) y su valor cuantitativo es superior a algunas decenas de eV. 1𝑒𝑉 = 1,6 × 10−19 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝑠 Estos valores de energía son muy pequeños en relación con los que habitualmente se manejan en aplicaciones domésticas o industriales; sin embargo, en el mundo del átomo tales niveles de energía no pueden obtenerse fácilmente, aunque cierto tipo de radiaciones, al interactuar con la materia pueden aportar la energía necesaria para la 23 ionización de los átomos, es decir, la desvinculación eléctrica entre electrones y núcleos atómicos. Se dice entonces, que los átomos están ionizados. Las estructuras dejan de ser eléctricamente neutras pues se dividen en dos iones: electrones con carga negativa y núcleos con una carga positiva. 2.5 ENERGÍA DE LOS FOTONES Una característica fundamental de todo haz de radiación es su Intensidad. Se denomina así a la energía que transporta el haz por unidad de tiempo y por unidad de área imaginaria transversal a su dirección de propagación. Este concepto también se denomina Densidad de Potencia y se puede expresar en Watt / m2. Las radiaciones de naturaleza corpuscular, como las nucleares, distribuyen la energía que transportan entre partículas. La Densidad de Potencia está determinada entonces por el número de partículas o fotones que atraviesa un área imaginaria transversal unitaria por unidad de tiempo y la energía media que transporta cada partícula. En el caso de las radiaciones electromagnéticas, de acuerdo con la interpretación cuántica, la energía total transportada se distribuye en unidades energéticas denominadas cuantos o fotones. La energía de un fotón está relacionada con la frecuencia o longitud de onda de la radiación, según las siguientes relaciones: 𝐸 =ℎ×𝑓 ℎ×𝑐 𝐸= 𝜆 Dónde: E: energía de cada fotón (expresada en Joule, J) h: Constante de Planck, h = 6,626 x 10 -34 J·s c: velocidad de la luz, c = 3 x 108 m/s f: frecuencia de la radiación (expresada en Hertz = ciclos/s) λ: longitud de onda de la radiación (expresada en metros) La Densidad de Potencia en el caso de las radiaciones electromagnéticas está determinada por el número de fotones que atraviesa un área imaginaria transversal unitaria por unidad de tiempo y la energía media de los fotones. 24 2.6 ELEMENTOS DE RADIACTIVIDAD  RADIACTIVIDAD: En la naturaleza hay ciertos elementos inestables en el sentido que pueden emitir espontáneamente partículas o radiación modificando la naturaleza o el estado de los núcleos de sus átomos. Este proceso de emisión se llama desintegración radiactiva, el fenómeno radiactividad y los elementos inestables radionucleidos. Los trabajos de Becquerel, Pierre y María Curie y Rutherford entre 1896 y 1907, demostraron no sólo la existencia de la transformación espontánea llamada desintegración, sino también que había radiaciones que tenían distinto poder de penetración. A las radiaciones menos penetrantes, que son absorbidas por una hoja de papel o una delgada lámina metálica, se las denominaron radiaciones α y a otras más penetrantes, radiaciones β. Se comprobó que estos rayos, que podían ser desviados por un campo magnético, son de naturaleza corpuscular. Más tarde se reconoció que las partículas α son núcleos de helio y que las partículas β son electrones. Otro tipo de radiación, a la que se denominó Rayos  que no se desvía en presencia de un campo magnético, fue identificada con la emisión de radiación electromagnética o fotones. También se detectaron partículas con propiedades idénticas a las  pero cuya desviación en un campo magnético indicaba que tenían carga positiva. A éstas se las llamó +, y a las anteriores, para diferenciarlas, -. En la figura 2.4 se muestra un esquema representativo de la penetración de la radiación. Figura 2.4 Intensidad de penetración de la radiación a través de los diferentes materiales. Interesa la penetración de la radiación en la materia fundamentalmente por dos motivos: Primero, porque las interacciones entre la radiación y la materia permiten diseñar instrumentos para medir sus características. Segundo, porque la radiación tiene efectos sobre los sistemas biológicos. Estos efectos pueden ser dañinos o terapéuticos. Entonces, es necesario por un lado conocer cómo proteger a los 25 organismos de las fuentes de radiación y por el otro cómo utilizarlas con los cuidados adecuados. En la tabla 2.1 se muestran algunas propiedades generales de los tipos de radiación emitida por núcleos radiactivos. Tabla 2.1 Naturaleza y penetración de la radiación Penetración en Penetración en Radiación Naturaleza Carga aire sólidos Núcleo de Helio α (2protones y +2e ≈ centímetros ≈ micrómetros 2neutrones) β Electrón -1e ≈ metros ≈ milímetros Radiación ≈ centímetros/ γ 0 ≈ 100 metros electromagnética metros  LEY DEL DECAIMIENTO EXPONENCIAL: Cuando tiene lugar una desintegración radiactiva, el núcleo que la sufre se transforma en otro núcleo a la vez que emite la partícula α, β y rayos γ. Por ejemplo, en el caso de una desintegración α, el núcleo residual (que queda después de la desintegración) tendrá 2 protones (p+) menos y 2 neutrones (n0) menos que el núcleo original. En símbolos: 𝐴 𝐴−4 𝑍𝑋 → 𝑍−2𝑋 +𝛼 En una muestra de un material radiactivo se irá modificando la cantidad de núcleos de la sustancia original, ya que a medida que se vayan produciendo las desintegraciones radiactivas irá disminuyendo dicho número de núcleos. Interesa conocer la ley de decaimiento, es decir, una expresión matemática que permita predecir la cantidad de núcleos de una sustancia radiactiva en función del tiempo. En principio, la ley de decaimiento o desintegración radiactiva es independiente del tipo (α, β o γ) de radiación que se trate. Se ha observado que la desintegración radiactiva responde a las leyes estadísticas y sus propiedades son independientes de cualquier influencia del entorno tales como presión, temperatura, campos eléctricos o magnéticos y reacciones químicas. Para precisar más, es una propiedad característica de cada nucleído en particular. Considerando una muestra formada por átomos de un elemento radiactivo, en instantes de tiempo estadísticamente al azar, se producirán desintegraciones radiactivas. 26 Esto ocurrirá con una probabilidad, que es propia del nucleído considerado. Se define entonces una constante de desintegración, que es la probabilidad de que un núcleo se desintegre en la unidad de tiempo. Se la denota con la letra  y su unidad es una inversa del tiempo, por ejemplo: segundo-1 (s-1), minuto-1 (min-1), año-1 (a-1). Se considera una muestra de material radiactivo tal que en el instante t t0, contiene N0Nt0 núcleos. En el transcurso de un intervalo de tiempo t a partir de t0, se producirán algunas desintegraciones radiactivas, de modo que en el instante t t0t ya no se tienen N (0) núcleos de la sustancia original sino un número menor Nt. La diferencia N entre Nt y Nt0 corresponde al número de núcleos que se han desintegrado. Como esa diferencia es un número negativo, entonces N es el número de desintegraciones ocurridas en el lapso t. Figura 2.5 Decaimiento radiactivo: los núcleos “blancos” aún no se han desintegrado; los “negros” sí. Se calcula a continuación la probabilidad de desintegración en el intervalo t a partir de tt0. Por una parte, si  es la probabilidad de desintegración en la unidad de tiempo, la probabilidad de desintegración en t es: 𝜆𝛥𝑡 ( 2.1) (1) Por el otro, se puede expresar la probabilidad de desintegración en t como: Número de casos favorables −∆𝑁 = ( 2.2) Número de casos posibles N0 27 Dónde: el numerador N es el número de desintegraciones efectivamente producidas en t y el denominador es N0, porque cualquiera de los N0 núcleos presentes al tiempo t0 pudo haberse desintegrado. Al igualar las expresiones (2.1) y (2.2), se tiene: −ΔN λΔt = ( 2.3) 𝑁0 Si tomamos un intervalo de tiempo infinitesimal a partir de un instante cualquiera, la expresión anterior se expresa: dN 𝜆. 𝑑𝑡 = ( 2.4) N Integrando en ambos miembros y operando se obtiene la ley general de la desintegración radiactiva: N(t) = 𝑁0 e−𝜆𝑡 ( 2.5) Esta expresión permite calcular el número N de núcleos de una sustancia radiactiva presentes al tiempo t, conociendo cuántos había en el instante t0. 1,00 0,50 N/N0 1/e 0,20 0,10 0 0 T  2T 3T 4T 5T 6T TIEMPO Figura 2.6 Relación entre el número de nucleídos de una sustancia radiactiva y el tiempo; es N decir,   t No 28  PERÍODO DE SEMI-DESINTEGRACIÓN, SEMIPERÍODO DE DESINTEGRACIÓN O PERÍODO (T): El período T es el tiempo que debe transcurrir para que el número de núcleos de una sustancia radiactiva en una muestra se reduzca a la mitad de su valor inicial, es decir: 𝑁0 N (T) = ( 2.6) 2 Si se reemplaza en la ley general de la desintegración tT, se hallará la relación entre T y : 𝑁0 N (T) = 𝑁0 𝑒 −𝜆𝑇 ⇒ = 𝑁0 𝑒 −𝜆𝑇 2 Operando: 1 = 𝑒 −𝜆𝑇 ⇒ − ln 2 = −λT 2 ln 2 0.693 T= = ( 2.7) λ λ Tabla 2.2 Valores indicativos del período de semidesintegración Constante de Nucleído Radiactivo Período T Desintegración λ 238 92U 4,5.109 años 4,9.10-18 s-1 86 1,3.10-11 s-1 26Ra 1620 años 131 9253I 8,05 días 10,0.10-7 s-1 33 76As 26,5 horas 7,3.10-6 s-1 218 3,78.10-3 s-1 84Po 3,05 minutos 218 85At 3,05 minutos 0,4 s-1 214 84Po 1,64.10-4 segundos 4,23.10-3 s-1  ACTIVIDAD: Se había señalado que N es el número de núcleos que se desintegran en el tiempo t. Entonces (-dN/dt) es el número de núcleos s que se desintegran en la unidad de 29 tiempo. Esta magnitud que puede entenderse como una velocidad de desintegración, se llama actividad, y se la denota con la letra A. 𝑑𝑁 𝐴=− 𝑑𝑡 Se deduce de la (2.5) que: 𝑑𝑁 = 𝑁𝑜 𝑒 −𝜆𝑡 (−𝜆) = −𝜆𝑁 𝑑𝑡 Entonces la actividad también puede expresarse como: 𝐴 = 𝜆𝑁 Como N es función del tiempo, también lo será A: 𝐴(𝑡) = 𝜆𝑁 = 𝜆𝑁0 𝑒 −𝜆𝑡 Definiendo  N0  A0 como la actividad al instante inicial t0, se obtiene: 𝐴(𝑡) = 𝐴0 𝑒 −𝜆𝑡 ( 2.8) Se observa que la actividad sigue una ley exponencial idéntica formalmente a la ecuación 2.3. La actividad se puede presentar medida en unidades inversas del tiempo, por ejemplo como “desintegraciones/ segundo”. La unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades que mide la actividad radiactiva es el becquerel o becquerelio. Un becquerel se define como la actividad de una cantidad de material radioactivo con decaimiento de un núcleo por segundo: 1 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑛𝑡𝑒𝑔𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 1 𝐵𝑞 = 𝑠 Dado que 1 Bq es una cantidad muy pequeña de actividad es muy frecuente el uso de los múltiplos del mismo, por ejemplo, MBq, GBq, TBq, etc. Durante mucho tiempo se utilizó otra unidad de actividad llamada Curio o Curie. El Curie, cuya abreviación es Ci, es una unidad de radiactividad definida como la cantidad de cualquier nucleído radiactivo que produce 3,7 x1010 desintegraciones por segundo. Se puede escribir entonces: 1 𝐶𝑖 = 3,7 × 1010 𝐵𝑞 30  ACTIVIDAD Y MASA: La actividad de una muestra radiactiva es proporcional al número de núcleos presentes (AN) y por lo tanto es proporcional a la masa de la sustancia radiactiva. En efecto, si se escribe la masa en términos del número de átomos resulta: 𝑃𝐴 𝑚=𝑁 𝑁𝐴 Donde, PA es el peso atómico del nucleído activo y NA es el número de Avogadro. Entonces, se puede relacionar directamente la actividad con la masa de la siguiente manera: 𝑃𝐴 𝐴 𝑃𝐴 𝐴 = 𝜆𝑁 = 𝜆𝑚 ⇒ 𝑚= 𝑁𝐴 𝜆 𝑁𝐴 En la ecuación m se refiere sólo a la masa correspondiente a los núcleos que no se han desintegrado de la sustancia activa bajo estudio y no a la masa de todos los átomos de una sustancia radiactiva. Esta no podría determinarse experimentalmente por métodos simples, por ejemplo pesándola, porque al pesar la muestra se determinaría tanto los núcleos de la sustancia original como los de aquella en los que ésta se convierte después de la desintegración. Ejemplo: Cálculo de la actividad de 1 mg de 51Cr sabiendo que el período es T = 27,8 días. Los datos son: 𝑚 = 1, 𝑚𝑔 = 10−3 𝑔 𝑁𝐴 = 6.02 × 10−3 𝑔 𝑃𝐴 = 51 𝑔 Cálculo de λ en s-1 ln 2 0,693 𝜆= = = 2,38 × 10−7 𝑠 −1 𝑇 27,8 ∙ 24 ∙ 3600 𝑠 Cálculo de A: 𝑁𝐴 −7 −1 −3 6,02 × 1023 1 𝐴 = 𝜆𝑚 = 2,88 × 10 𝑠 ∙ 10 𝑔 = 3,04 × 1012 = 3,04 × 1012 𝐵𝑞 𝑃𝐴 51 𝑔 𝑠  ACTIVIDAD ESPECÍFICA: La actividad específica de una muestra de sustancia radiactiva es la actividad de dicha muestra dividida por su masa y se expresa en Bq/g. 31 𝐴 𝐴𝑒 = 𝑚  MEDICIÓN DE LA ACTIVIDAD: Existen instrumentos, detectores de la radiación, que se usan para medir la actividad de fuentes radiactivas. Figura 2.7 Esquema de medición de la actividad de fuentes radiactivas 𝐴𝑚 = 𝐶 ∙ 𝐴 Dónde: Am= actividad medida C= factor de eficiencia (< que la unidad) A= actividad absoluta Cuando se efectúa una medición con un determinado instrumento y en condiciones particulares de trabajo, se dice que se mide la actividad de una fuente radiactiva con una eficiencia del “tanto” por ciento. Las actividades absolutas se expresan en Bq (desintegraciones/unidad de tiempo). Las actividades medidas se expresan habitualmente en cuentas/unidad de tiempo (comúnmente cuentas por minuto) y el factor C queda expresado en cuentas/desintegraciones. Hay otra consideración a destacar en relación a la medición de actividad. Cuando se coloca un detector frente a una fuente radiactiva es imposible evitar el ingreso de la radiación proveniente de otras fuentes, naturales o artificiales, denominada radiación de fondo. Esta radiación, no deseada a los fines de la medición, puede disminuirse tomando los recaudos pertinentes pero en ningún caso puede anularse por completo. No obstante 32 el fondo de radiación puede medirse en ausencia de la fuente bajo medición y, al medir la actividad de ésta, se lo resta para obtener la actividad propia de la fuente.  TRANSFORMACIONES RADIACTIVAS SUCESIVAS: En muchos casos, al desintegrarse una sustancia radiactiva la especie nuclear que se produce es también radiactiva. Se llama sustancia madre a la primera, y sustancia hija a la segunda. A su vez, la hija también puede generar una nueva sustancia radiactiva y así sucesivamente se forma una cadena o serie radiactiva, que representamos: 𝑇1 𝑇2 𝑇𝑛−1 𝑋1 → 𝑋2 → 𝑋3 ⋯ ⋯ 𝑋𝑛−1 → 𝑋𝑛 (𝑒𝑠𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒) En la cadena representada la madre tiene un período T1 la hija un período T2 y la cadena finaliza cuando se origina un nucleído estable Xn. Un ejemplo gráfico interesante es la cadena radiactiva a partir 218Po, figura 2.8, cuyo período es de 3,03 minutos, que decae en 214Pb, cuyo período es de 26,8 minutos, el cual a su vez decae en 214Bi, con período de 19,7 minutos, el que decae en 210Pb, con un período de 22 años. Figura 2.8 Ejemplo de cadena radiactiva Se ve que la sustancia madre decae exponencialmente,

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