La radiación ionizante es aquella capaz de ionizar átomos o moléculas. Los tipos de radiación ionizante abarcan las partículas alfa, beta y los rayos gamma y X. De forma indirecta, los neutrones también pueden activar los núcleos atómicos. La radiación puede tener un origen natural o artificial, pero, en cualquier caso, se requiere de protección radiológica para reducir los riesgos sobre la salud.
La radiación ionizante son las ondas electromagnéticas y partículas que pueden arrancar un electrón de forma directa o indirecta de un átomo o molécula del medio. Se llama así porque dispone de la suficiente energía para ionizar un átomo o molécula del medio[1]. Existen tres tipos de radiaciones ionizantes: las partículas alfa, las beta y los rayos gamma y X.
Tipos de radiación ionizante
Las partículas alfa consisten en núcleos de helio (dos protones y dos neutrones). Presentan una capacidad de penetración pequeña. Sin embargo, al transmitir toda la energía en un recorrido corto, su capacidad de ionización es grande. Por eso, el principal problema de salud proviene de la ingestión o inhalación de sustancias emisoras alfa, ya que proporcionan una elevada dosis interna. Por lo tanto, pueden provocar un daño importante en una región muy focalizada.
Las partículas beta pueden ser electrones. Son partículas de menor energía y mayor capacidad de penetración en el medio que las alfa. Pueden ocasionar daño en la piel y tejidos superficiales. Por otra parte, si se ingieren e inhalan, irradian los tejidos internos en unos centímetros de proximidad.
Los rayos gamma y rayos X son radiaciones electromagnéticas de alta energía. Por razones históricas el componente fotónico de la radiación ionizante emitida por un núcleo excitado se llama rayos gamma y la emitida por máquinas, rayos X[1].
Al no tener masa ni carga tienen una gran capacidad de penetración. Para detenerlas se requieren barreras de materiales densos como paredes gruesas de hormigón o capas de plomo. En cuanto a los problemas de salud, pueden causar daño en la piel o en los tejidos más profundos.
Por último, aunque los neutrones no son ionizantes por sí mismos, sí son capaces de activar los núcleos atómicos o hacer que emitan una partícula cargada o un rayo gamma. Es decir, son indirectamente ionizantes y representan la radiación con mayor capacidad de penetración. Se producen en las reacciones nucleares y solo pueden detenerse con una gruesa barrera de hormigón, agua o parafina.
Cómo se produce la radiación ionizante
Las radiaciones ionizantes pueden provenir de la desintegración radiactiva natural de algunos núcleos inestables o bien después de la excitación de átomos y sus núcleos en reactores nucleares, ciclotrones, máquinas de rayos X y otros instrumentos[1].
Radiación ionizante natural
Todo organismo vivo está expuesto de manera continua a la radiación ionizante que siempre ha existido de modo natural[1]. De hecho, la radiación ionizante natural es la mayor contribución a la dosis efectiva colectiva que recibe la población mundial. Puede clasificarse en dos amplias categorías: los rayos cósmicos y los nucleidos radioactivos terrestres[1], [2].
Los rayos cósmicos provienen del espacio exterior y de la superficie solar, incidiendo en la atmósfera terrestre. Se trata de la radiación cósmica primaria. Al cruzar la atmósfera terrestre interactúan con sus elementos, generando el conjunto de radiación cósmica secundaria. Los rayos cósmicos son más intensos en altitudes elevadas[1].
En cambio, los radionucleidos terrestres se generaron durante la formación del planeta. Están presentes en la corteza terrestre, en materiales de construcción, aire, agua, alimento y en el interior del cuerpo humano[2].
La mayoría de estos radionucleidos son consecuencia de la desintegración radiactiva del uranio y el torio, junto con el potasio[2]. Las concentraciones dependen de la geografía del área y de las actividades y prácticas humanas. Por ejemplo, los materiales de construcción de edificios y los sistemas de ventilación influyen en los niveles del gas radiactivo radón. El radón es producto de la desintegración radioactiva del 238U y es el principal contribuyente a la dosis total de radionucleidos terrestres[1].
La concentración de radiación ionizante natural es baja por lo general, aunque puede incrementarse debido a las actividades humanas. De ahí que la Instrucción Técnica del Consejo de Seguridad Nuclear IS-33[3] se centre en los criterios radiológicos de protección frente a la exposición a la radiación natural.
Radiación artificial
La radiación artificial tiene como origen la intervención humana. En realidad, contribuye mucho menos a la dosis de radiación total que la radiación natural.
Se emplea en medicina para el diagnóstico (radiodiagnóstico y medicina nuclear) y tratamiento (radioterapia). En industria se utiliza en técnicas como gammagrafía, equipos de rayos X, radiotrazadores, además de la generación de electricidad en las centrales nucleares por medio de fisión nuclear. En alimentación y agricultura se usa en la esterilización de plagas, la destrucción de patógenos, etc. En arte tienen aplicación en datación, restauración, conservación y autentificación por técnicas no invasivas. En la industria espacial está presente en sondas con generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG). En investigación y docencia también se usan fuentes radiactivas para sus fines respectivos.
No obstante, ahora existe la posibilidad de utilizar dosímetros y medidores de radiación simulada en actividades formativas. Los productos de STS (Safe Training Systems) imitan la respuesta y características de dispositivos reales de forma que se puede entrenar en protección radiológica en condiciones seguras, sin exposición a la radiación del personal en formación y del formador.
Protección radiológica contra la radiación ionizante natural y artificial
Monitorización ambiental de radiación
El tratado Euratom requiere que los países de la Unión Europea monitoricen las tasas de dosis de radiación ionizante ambientales, junto con los niveles de radiactividad en aire, agua, suelo y alimentos. Se realiza por medio de una gran red de monitores ambientales de radiación que operan en modo continuo.
El Consejo de la Unión Europea se encarga de las verificaciones de los programas nacionales de monitorización y mantiene una base de datos de las instalaciones de medición y las organizaciones. Esta base de datos contiene también información de las áreas contaminadas en los estados miembros de la UE.
Los datos recogidos engloban distintas fuentes radiactivas: radionucleidos terrestres, radón en la atmósfera, rayos cósmicos, radiación cósmica secundaria, etc. Además, se puede medir con facilidad radionúclidos antropogénicos como el 137Cs, procedente de la lluvia radiactiva mundial y de Chernóbil[2].
En este sentido, los productos de ThermoFisher Scientific son capaces de discriminar con carácter inmediato las fuentes naturales (NORM) de las artificiales.
Dosimetría en toma de decisiones ante emergencias nucleares
La monitorización ocupacional o de población es la evaluación de la contaminación radiactiva en el cuerpo (contaminación externa), para determinar si y cómo se ha introducido el material radiactivo en el cuerpo (contaminación interna). También mide la dosis de radiación externa al individuo por medio de dosimetría personal[4].
Las mediciones de dosis de radiación ionizante de las personas expuestas durante o después de un accidente nuclear o radiológico son esenciales de cara a tomar decisiones. Las estimaciones fiables y exactas de los trabajadores afectados y la población general se necesitan a la hora de adoptar acciones protectoras. Asimismo, son fundamentales en la identificación de los impactos sobre la salud a corto y largo plazo[4].
Entre los ejemplos de uso práctico de dosimetría individual están las decisiones de tratamiento médico, eliminación de la contaminación externa o interna (descontaminación), estimación del riesgo de salud resultante de la exposición, monitorización y comunicación de los efectos sobre la salud a largo plazo[4].
Los accidentes nucleares de Chernóbil y Fukushima mostraron que la dosimetría fue la herramienta esencial en la situación de emergencia para los procesos de toma de decisión, como la evacuación y la aplicación de medidas protectoras. Además, en las fases consecutivas, también fue crucial en la vigilancia sanitaria y la adaptación a las condiciones cambiantes en materia de protección radiológica de las poblaciones afectadas[4].
Por ejemplo, en el accidente de Fukushima los trabajadores de emergencias usaron dosímetros electrónicos, entre otros detectores de radiación para medir la contaminación interna in vivo del cuerpo y de la actividad tiroidea[4]. En el accidente de Chernóbil, durante la década de 1987-1997 se realizaron medidas con dosimetría pasiva TLD en grupos de población de Ucrania y Rusia[4].
La radiación ionizante, sea natural o artificial, implica riesgos para la salud. Por eso, se implementan sistemas de protección radiológica con el objetivo de proteger y vigilar de manera adecuada los espacios y las personas. Si desea más información acerca de las soluciones de detección y medición de radiaciones ionizantes, puede contactarnos en el siguiente enlace.
Más información
Cómo se produce la radiación ionizante (blog de la SEFM)
Cuáles son los tipos de radiación ionizante (blog de la SEFM)
Entrevista a Eduardo Gallego tres años después del accidente de Fukushima (blog de la SEFM)
La España radiactiva (blog de la SEFM)
Los diez lugares más radiactivos del planeta (blog de la SEFM)
Minerales y rocas radiactivos (blog de la SEFM)
Radiactivo Man en “La radiación nuestra de cada día” (blog de la SEFM)
Radiactivo Man en “¿Qué son las radiaciones ionizantes?” (blog de la SEFM)
Referencias
[1] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, ‘Sources and Effects of Ionizing Radiation, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) 2000 Report, Volume I’, United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, United Nations, p. 666, 13-Oct-2000.
[2] G. Cinelli et al., ‘Digital version of the European Atlas of natural radiation’, J. Environ. Radioact., vol. 196, pp. 240–252, Jan. 2019.
[3] Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), ‘Instrucción IS-33, sobre criterios radiológicos para la protección frente a la exposición a la radiación natural’, Consejo de Seguridad Nuclear (CSN), BOE no 22, Jan. 2012.
[4] J. F. Barquinero et al., ‘Lessons from past radiation accidents: Critical review of methods addressed to individual dose assessment of potentially exposed people and integration with medical assessment’, Environ. Int., vol. 146, no. 106175, p. 106175, Jan. 2021.