¿Qué es la radiación?
En la mente de muchas personas, la radiación es una enorme nube en forma de hongo que se infla catastróficamente sobre áreas masivas, lo que hace que las personas se desintegren y creen enormes criaturas mutantes parecidas a dinosaurios que brillan en la oscuridad. Pero en realidad, es un fenómeno muy natural que ocurre de manera bastante rutinaria en todo el universo, y no solo en las películas de terror de ciencia ficción creadas por el hombre.
El término radiación simplemente significa la emisión de energía como partículas u ondas. El uso más popular del término generalmente se refiere a la radiación electromagnética (EMR) , que cubre un espectro que va desde ondas de radio de baja frecuencia hacia arriba a través de ondas gamma de alta frecuencia, que puede ver en la imagen de su pantalla ahora mismo.
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¿Cómo se mide la radiación?
Se utilizan muchos términos diferentes que definen las unidades para medir la radiación en diversas circunstancias. Proporcionan una fuente inagotable de confusión tanto para estudiantes como para profesionales. Pero no te preocupes, los únicos de los que hablaremos aquí son el rem y el sievert, porque son los más relevantes para medir los efectos de la radiación en el tejido biológico vivo.
El sievert , que se expresa en unidades de energía por unidad de masa, o julios por kilogramo, es la unidad moderna más popular para medir la radiación. Expresa la dosis de radiación absorbida, corregida por lo dañino que es ese tipo particular de radiación para el tejido humano. El rem (acrónimo de hombre equivalente a Roentgen) es solo una porción más pequeña del sievert. Un sievert equivale a cien rems.
Tipos de radiación
Los seres humanos en el planeta Tierra están expuestos a la radiación de fuentes naturales todos los días. Se ha estimado que el ser humano promedio recibe aproximadamente 3 mSv (milisievert) por año de materiales radiactivos naturales y radiación cósmica del espacio exterior. Los dos tipos principales de radiación son la radiación no ionizante y la radiación ionizante.
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La radiación no ionizante es la radiación que tiene una frecuencia más baja o una longitud de onda más larga en el espectro EMR. Estas frecuencias van desde las de líneas eléctricas, radios y teléfonos móviles hasta la luz visible. La radiación no ionizante no es lo suficientemente poderosa para romper los enlaces químicos en las moléculas. En general, no es dañino para la salud humana como radiación per se, pero podría ser dañino en términos de transferencia de energía térmica. Un ejemplo de emisor de radiación no ionizante es un horno microondas.
La radiación ionizante es de mayor frecuencia en el espectro EMR que la radiación no ionizante. Estas frecuencias van desde la luz visible hasta los rayos gamma y los rayos X. La radiación ionizante generalmente se considera más peligrosa para la salud humana que la radiación no ionizante porque puede eliminar electrones de los átomos. Esto significa que puede dañar los tejidos vivos y el ADN. Hay cuatro tipos básicos de radiación ionizante: alfa, beta, rayos gamma y X, y partículas de neutrones. Todos estos tipos de radiación son causados por la actividad de átomos inestables.
La radiación alfa proviene de la desintegración de átomos pesados como el uranio y el radón. Esta radiación se presenta en forma de partículas, que se producen cuando un átomo expulsa dos protones y dos neutrones de su núcleo en forma de un fragmento subatómico.
La radiación alfa no puede penetrar la piel, pero se puede inhalar, tragar o entrar a través de un corte. Después de entrar en los tejidos, puede causar un gran daño, posiblemente incluso cáncer.
Al igual que la radiación alfa, la radiación beta es causada por partículas. Sin embargo, estas partículas tienen carga negativa y son más pequeñas que las partículas alfa. Son emitidos por átomos inestables más pequeños como el hidrógeno-3, también llamado tritio, y el carbono-14. Las partículas beta pueden penetrar el tejido humano más fácilmente que las partículas alfa y, a alta energía, pueden incluso penetrar la piel. Sin embargo, son menos dañinos que las partículas alfa para el tejido humano porque las ionizaciones que producen están más espaciadas. Al igual que las partículas alfa, son más dañinas cuando se inhalan o se ingieren.
Daño genotóxico (radiación, agentes químicos)
Los rayos gamma y los rayos X, a diferencia de la radiación alfa y beta, no consisten en partículas, sino que son paquetes de energía pura conocidos como fotones . Los rayos gamma , que se originan dentro del núcleo del átomo, son ondas de muy alta energía que pueden penetrar todo el cuerpo. Pueden causar cambios en los tejidos y el ADN, y se necesita una capa densa de plomo o concreto para detenerlos. El cobalto-60 y el radio-266 son ejemplos de elementos que emiten rayos gamma.
Los rayos X son menos penetrantes que los rayos gamma y tienen menos energía. El riesgo de daño al tejido vivo por las radiografías utilizadas en las pruebas de diagnóstico médico es muy limitado. Sin embargo, una tomografía computarizada (TC) emite una cantidad mucho mayor de radiación. Una tomografía computarizada emite tanta radiación como 200 radiografías de tórax.
Las partículas de neutrones viajan a altas velocidades y pueden hacer que los objetos con los que interactúan se vuelvan radiactivos. La radiación de neutrones se produce principalmente en los reactores nucleares y se emite como resultado de la fisión nuclear inducida.
Valor de vida media y riesgo de radiación
Todo el material radiactivo se desintegra o se vuelve menos radiactivo con el tiempo. La vida mediade un material radiactivo es, en pocas palabras, la cantidad de tiempo que tarda el material en perder la mitad de su actividad radiactiva. Algunos elementos radiactivos tienen una vida media que dura solo unos pocos días, mientras que otros tienen una vida media que dura miles de años. Parece tener sentido que los elementos con una vida media más larga sean más peligrosos para la salud humana, pero esta no es toda la verdad. Los elementos con una vida media corta producirán una mayor cantidad de radiación durante un tiempo más corto, mientras que los elementos con una vida media más larga producirán menos radiación durante un tiempo más largo. De cualquier manera, ambos tipos de elementos radiactivos son peligrosos, y se debe tener mucho cuidado en el almacenamiento de residuos radiactivos usados de fuentes como plantas de energía nuclear y de industrias generadoras de residuos como hospitales.
Protección de radiación
Los tres componentes más importantes de la protección contra la exposición a la radiación son el tiempo, la distancia y el blindaje.
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- Tiempo : Limitar la cantidad de tiempo que se pasa cerca de la fuente emisora de radiación reduce la dosis que un ser humano recibe de esa fuente.
- Distancia : la dosis de radiación recibida por un ser humano disminuye al aumentar la distancia de la fuente emisora.
- Blindaje : la inserción de un escudo eficaz reduce la dosis de radiación que recibe un ser humano de la fuente emisora. En el caso de la radiación ionizante, suele ser una barrera de plomo, hormigón o agua.
La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos (NRC) es una organización responsable de regular el almacenamiento y la eliminación de desechos radiactivos en los Estados Unidos. Debido a que muchos de estos desechos tienen vidas medias que duran muchos años, el medio ambiente debe protegerse de la radiación que emiten. Los desechos de las plantas de energía nuclear se almacenan en «piscinas de combustible gastado» que están diseñadas para evitar que los desechos se filtren al suelo o al agua subterránea. Estas piscinas están hechas de gruesas capas de hormigón, con revestimientos de acero.
Este tipo de almacenamiento de «piscina de combustible gastado» está diseñado para ser una medida de seguridad temporal. Todavía se están estudiando métodos más permanentes de almacenamiento y eliminación de desechos nucleares.
Resumen de la lección
La radiación es la emisión de energía como partículas u ondas de una fuente, como un átomo inestable. El término «radiación» se refiere más popularmente a la radiación electromagnética (EMR) , que es una escala que va desde frecuencias de baja a alta energía, desde ondas de radio hasta rayos gamma. La radiación no ionizante se encuentra en la parte inferior de la escala EMR, mientras que la radiación ionizante , que es más dañina para la salud humana, se encuentra en el rango de energía más alta de la escala EMR.
Los cuatro tipos de radiación ionizante son alfa, beta, gamma y rayos X , y radiación de neutrones. La radiación alfa y beta son de naturaleza particulada, mientras que los rayos gamma y X tienen la forma de fotones y los fotones son paquetes de energía pura. La radiación de neutrones se genera por fisión nuclear.
Los tres elementos más importantes para proteger la vida humana de los peligros de la radiación para la salud son el tiempo, la distancia y el blindaje. Cuanto menos tiempo pase cerca de una fuente emisora y mayor sea la distancia desde esa fuente, menor será la dosis de radiación recibida por un ser humano. El blindaje también evita que la radiación penetre en el cuerpo y cause daño a los tejidos vivos, y generalmente se presenta en forma de plomo, concreto o agua. En los Estados Unidos, es responsabilidad de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) de los Estados Unidos almacenar de manera segura los desechos radiactivos de las plantas de energía nuclear y otras industrias que producen desechos nucleares. Los desechos radiactivos son peligrosos para el medio ambiente debido a su vida media, o la cantidad de tiempo que tarda el material en perder la mitad de su actividad radiactiva, de material en descomposición.
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