Nick Connor

Los efectos estocásticos de la radiación ionizante ocurren por casualidad, generalmente sin un nivel umbral de dosis. La probabilidad de aparición de efectos estocásticos es proporcional a la dosis, pero la gravedad del efecto es independiente de la dosis recibida. Los efectos biológicos de la radiación en las personas pueden agruparse en efectos somáticos y hereditarios . Los efectos somáticos son los que sufre la persona expuesta. Los efectos hereditarios son aquellos sufridos por la descendencia del individuo expuesto. El riesgo de cáncer generalmente se menciona como el principal efecto estocástico de la radiación ionizante, pero también los trastornos hereditarios son efectos estocásticos.

De acuerdo con ICRP:

(83) Sobre la base de estos cálculos, la Comisión propone coeficientes de probabilidad nominales para el riesgo de cáncer ajustado en detrimento de 5.5 x 10 ^-2 Sv ^-1 para toda la población y 4.1 x 10 ^-2 Sv ^-1 para trabajadores adultos. Para efectos heredables, el riesgo nominal ajustado por detrimento en toda la población se estima en 0.2 x 10 ^-2 Sv ^-1 y en trabajadores adultos como 0.1 x 10 ^-2 Sv ^-1 .

Referencia especial: CIPR, 2007. Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

La unidad SI para dosis efectiva , el sievert , representa el efecto biológico equivalente del depósito de un joule de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. Como resultado, un sievert representa una probabilidad del 5.5% de desarrollar cáncer. Tenga en cuenta que la dosis efectiva no pretende ser una medida de los efectos deterministas para la salud , que es la gravedad del daño tisular agudo que seguramente ocurrirá, que se mide por la cantidad de dosis absorbida.

Existen tres categorías generales de efectos estocásticos que resultan de la exposición a dosis bajas de radiación. Estos son:

• Los efectos genéticos . El efecto genético es sufrido por la descendencia del individuo expuesto. Implica la mutación de células muy específicas, a saber, los espermatozoides o los óvulos. La radiación es un ejemplo de un agente mutagénico físico. Tenga en cuenta que también hay muchos agentes químicos, así como agentes biológicos (como los virus) que causan mutaciones. Un hecho muy importante para recordar es que la radiación aumenta la tasa de mutación espontánea, pero no produce nuevas mutaciones.
• Los efectos somáticos . Los efectos somáticos son los que sufre la persona expuesta . El impacto más común de la irradiación es la inducción estocástica del cáncer con un período latente de años o décadas después de la exposición. Como el cáncer es el resultado primario, a veces se le llama efecto cancerígeno. La radiación es un ejemplo de un carcinógeno físico, mientras que los cigarrillos son un ejemplo de un agente químico que causa cáncer. Los virus son ejemplos de agentes cancerígenos biológicos.
• Los efectos en el útero implican la producción de malformaciones en embriones en desarrollo. Sin embargo, este es realmente un caso especial del efecto somático, ya que el embrión / feto es el que está expuesto a la radiación.

La mayoría de los efectos somáticos como resultado de la exposición a la radiación se producen de manera estocástica. El modelo más ampliamente aceptado postula que la incidencia de cánceres debido a la radiación ionizante aumenta linealmente con la dosis efectiva de radiación a una tasa del 5,5% por sievert . Este modelo se conoce como el modelo lineal sin umbral (LNT) . Este modelo supone que no hay un punto umbral y el riesgo aumenta linealmente con una dosis. Si este modelo lineal es correcto, la radiación de fondo natural es la fuente de radiación más peligrosa para la salud pública en general, seguida de imágenes médicas como segundo lugar. El LNT no es aceptado universalmentealgunos proponen una relación adaptativa dosis-respuesta donde las dosis bajas son protectoras y las dosis altas son perjudiciales. Se debe enfatizar que varias organizaciones no están de acuerdo con el uso del modelo lineal sin umbral para estimar el riesgo de exposición a la radiación ambiental y ocupacional de bajo nivel.

Efectos estocásticos y dosis efectiva

La dosis efectiva se define como la suma doblemente ponderada de la dosis absorbida en todos los órganos y tejidos del cuerpo. Es muy importante, si una persona está expuesta parcial o totalmente y es muy importante, si una persona está expuesta a rayos gamma u otro tipo de radiación. La dosis efectiva permite determinar las consecuencias biológicas estocásticas de todos los tipos de radiación. Los límites de dosis se establecen en términos de dosis efectiva y se aplican al individuo con fines de protección radiológica, incluida la evaluación del riesgo en términos generales. Matemáticamente, la dosis efectiva se puede expresar como:

Factor de ponderación de radiación

El factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente a partir de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. En el pasado, se utilizó un factor similar conocido como factor de calidad para este propósito. El factor de ponderación de la radiación es una estimación de la efectividad por dosis unitaria de la radiación dada en relación con el estándar de baja LET.

En 2007, ICRP publicó un nuevo conjunto de factores de ponderación de la radiación (Publicación ICRP 103: Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica). Estos factores se dan a continuación.

Factor de ponderación de tejidos

El factor de ponderación de tejido , w _T , es el factor por el cual la dosis equivalente en un tejido u órgano T se pondera para representar la contribución relativa de ese tejido u órgano al detrimento total de la salud resultante de la irradiación uniforme del cuerpo (ICRP 1991b) . Representa una medida del riesgo de efectos estocásticos que podrían resultar de la exposición de ese tejido específico. Los factores de ponderación de los tejidos tienen en cuenta la sensibilidad variable de los diferentes órganos y tejidos a la radiación.

Los factores de ponderación de los tejidos se enumeran en varias publicaciones de la ICRP (Comisión Internacional de Protección Radiológica). De acuerdo con la determinación real de la ICRP, los factores de riesgo se encuentran en la siguiente tabla (de la publicación 103 de la ICRP (ICRP 2007)).

Referencia especial: CIPR, 2007. Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

Ejemplos de dosis en Sieverts

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. En los siguientes puntos tratamos de expresar enormes rangos de exposición a la radiación, que pueden obtenerse de varias fuentes.

• 0.05 µSv – Dormir al lado de alguien
• 0.09 µSv – Vivir dentro de 30 millas de una planta de energía nuclear por un año
• 0.1 µSv – Comer una banana
• 0.3 µSv – Vivir dentro de 50 millas de una central eléctrica de carbón durante un año
• 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 20 µSv – Radiografía de tórax
• 40 µSv : un vuelo en avión de 5 horas
• 600 µSv – mamografía
• 1000 µSv : límite de dosis para miembros individuales del público, dosis efectiva total por año
• 3 650 µSv : dosis media anual recibida del fondo natural
• 5 800 µSv : tomografía computarizada del tórax
• 10 000 µSv : dosis media anual recibida de un entorno natural en Ramsar, Irán
• 20 000 µSv – tomografía computarizada de cuerpo completo
• 175 000 µSv – Dosis anual de radiación natural en una playa de monazita cerca de Guarapari, Brasil.
• 5 000 000 µSv : dosis que mata a un ser humano con un riesgo del 50% en 30 días (LD50 / 30), si la dosis se recibe durante un período muy corto .

Como se puede ver, las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. Los ejemplos anteriores pueden ayudar a ilustrar las magnitudes relativas. Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Una » dosis aguda » es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, mientras que una » dosis crónica«Es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo para que se describa mejor mediante una tasa de dosis. Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años.

Efectos estocásticos y límites de dosis

En la protección radiológica, los límites de dosis se establecen para limitar los efectos estocásticos a un nivel aceptable y para evitar completamente los efectos deterministas . Tenga en cuenta que los efectos estocásticos son los que surgen del azar: cuanto mayor es la dosis, más probable es el efecto. Los efectos deterministas son aquellos que normalmente tienen un umbral: por encima de esto, la gravedad del efecto aumenta con la dosis. Límites de dosisson un componente fundamental de la protección radiológica, y el incumplimiento de estos límites es contrario a la regulación de la radiación en la mayoría de los países. Tenga en cuenta que los límites de dosis descritos en este artículo se aplican a las operaciones de rutina. No se aplican a una situación de emergencia cuando la vida humana está en peligro. No se aplican en situaciones de exposición de emergencia en las que un individuo intenta evitar una situación catastrófica.

Los límites se dividen en dos grupos, el público y los trabajadores ocupacionalmente expuestos. Según la ICRP, la exposición ocupacional se refiere a toda exposición incurrida por los trabajadores en el curso de su trabajo, con la excepción de

1. exposiciones excluidas y exposiciones de actividades exentas que involucran radiación o fuentes exentas
2. cualquier exposición médica
3. La radiación de fondo natural local normal.

La siguiente tabla resume los límites de dosis para los trabajadores ocupacionalmente expuestos y para el público:

De acuerdo con la recomendación de la ICRP en su declaración sobre las reacciones tisulares del 21 de abril de 2011, el límite de dosis equivalente para el cristalino del ojo para exposición ocupacional en situaciones de exposición planificadas se redujo de 150 mSv / año a 20 mSv / año, en promedio durante períodos definidos de 5 años, sin dosis anual en un solo año superior a 50 mSv.

Los límites de la dosis efectiva son para la suma de las dosis efectivas relevantes de la exposición externa en el período de tiempo especificado y la dosis efectiva comprometida de las ingestas de radionucleidos en el mismo período. Para los adultos, la dosis efectiva comprometida se calcula para un período de 50 años después de la ingesta, mientras que para los niños se calcula para el período hasta los 70 años. El límite efectivo de dosis para todo el cuerpo de 20 mSv es un valor promedio durante cinco años. El límite real es de 100 mSv en 5 años, con no más de 50 mSv en un año.

Los efectos deterministas (o efectos no estocásticos sobre la salud) son efectos sobre la salud, que están relacionados directamente con la dosis de radiación absorbida y la gravedad del efecto aumenta a medida que aumenta la dosis. Los efectos deterministas tienen un umbral por debajo del cual no se producen efectos clínicos detectables. El umbral puede ser muy bajo (del orden de magnitud de 0.1 Gy o superior) y puede variar de persona a persona. Para dosis entre 0.25 Gy y 0.5 Gy se pueden detectar ligeros cambios en la sangre mediante evaluaciones médicas y para dosis entre 0.5 Gy y 1.5 Gy se notarán cambios en la sangre y se presentan síntomas de náuseas, fatiga, vómitos.

Una vez que se ha excedido el umbral, la gravedad de un efecto aumenta con la dosis. La razón de la presencia de esta dosis umbral es que el daño por radiación (mal funcionamiento grave o muerte) de una población crítica de células (dosis altas tienden a matar células) en un tejido dado necesita ser sostenido antes de que la lesión se exprese en una forma clínicamente relevante . Por lo tanto, los efectos deterministas también se denominan reacción tisular . También se denominan efectos no estocásticos para contrastar con efectos estocásticos casuales (por ejemplo, inducción de cáncer).

Los efectos deterministas no son necesariamente más o menos graves que los efectos estocásticos. Las dosis altas pueden causar quemaduras de radiación visualmente dramáticas y / o muerte rápida a través del síndrome de radiación aguda . Es poco probable que las dosis agudas por debajo de 250 mGy tengan efectos observables. Las dosis agudas de aproximadamente 3 a 5 Gy tienen un 50% de posibilidades de matar a una persona algunas semanas después de la exposición, si una persona no recibe tratamiento médico. Los efectos deterministas en última instancia pueden conducir a una molestia temporal o también a una fatalidad. Ejemplos de efectos deterministas:

Ejemplos de efectos deterministas son :

• Síndrome de radiación aguda, por radiación aguda de todo el cuerpo.
• Quemaduras por radiación, de radiación a una superficie corporal particular
• Tiroiditis inducida por radiación, un posible efecto secundario del tratamiento con radiación contra el hipertiroidismo
• Síndrome de radiación crónica, por radiación a largo plazo.
• Lesión pulmonar inducida por radiación, por ejemplo, de radioterapia a los pulmones.

Dosis letales de radiación

La dosis letal de radiación (LD) es una indicación de la cantidad letal de radiación. En protección radiológica , generalmente se usa la dosis letal media , LD _XY . Por ejemplo, la dosis de radiación que se espera que cause la muerte al 50% de las personas irradiadas dentro de los 30 días es LD _50/30 . LD ₁ es la dosis que se espera que cause la muerte al 1% de las personas irradiadas, en consecuencia, LD ₉₉ es letal para todas las personas (99%) irradiadas. También es muy importante, si una persona recibe algún tratamiento médico o no. Cuanto mayor es una dosis de radiación aguda, mayor es la posibilidad de que mate al individuo. Para un adulto sano, el LD ₅₀ se estima en algún lugar entre 3 y 5 Gy.

• 2.5 Sv : dosis que mata a un humano con un riesgo del 1% (LD ₁ ), si la dosis se recibe durante un período muy corto .
• 5 Sv : dosis que mata a un ser humano con un riesgo del 50% en 30 días (LD _50/30 ), si la dosis se recibe durante un período muy corto . La causa de la muerte será la pérdida de la función de la médula ósea.
• 8 Sv : dosis que mata a un humano con un riesgo del 99% (LD ₉₉ ), si la dosis se recibe durante un período muy corto . Alrededor de 10 Gy, puede producirse una inflamación aguda de los pulmones y provocar la muerte.

Los datos de dosis letales dados anteriormente se aplican a dosis gamma agudas administradas en muy poco tiempo, por ejemplo, unos pocos minutos. Se requiere más dosis para producir los efectos enumerados anteriormente, si la dosis se recibe durante un período de horas o más.

Efectos deterministas y límites de dosis

En la protección radiológica, los límites de dosis se establecen para limitar los efectos estocásticos a un nivel aceptable y para evitar completamente los efectos deterministas . Tenga en cuenta que los efectos estocásticos son los que surgen del azar: cuanto mayor es la dosis, más probable es el efecto. Los efectos deterministas son aquellos que normalmente tienen un umbral: por encima de esto, la gravedad del efecto aumenta con la dosis. Límites de dosisson un componente fundamental de la protección radiológica, y el incumplimiento de estos límites es contrario a la regulación de la radiación en la mayoría de los países. Tenga en cuenta que los límites de dosis descritos en este artículo se aplican a las operaciones de rutina. No se aplican a una situación de emergencia cuando la vida humana está en peligro. No se aplican en situaciones de exposición de emergencia en las que un individuo intenta evitar una situación catastrófica.

Los límites se dividen en dos grupos, el público y los trabajadores ocupacionalmente expuestos. Según la ICRP, la exposición ocupacional se refiere a toda exposición incurrida por los trabajadores en el curso de su trabajo, con la excepción de

1. exposiciones excluidas y exposiciones de actividades exentas que involucran radiación o fuentes exentas
2. cualquier exposición médica
3. La radiación de fondo natural local normal.

La siguiente tabla resume los límites de dosis para los trabajadores ocupacionalmente expuestos y para el público:

De acuerdo con la recomendación de la ICRP en su declaración sobre las reacciones tisulares del 21 de abril de 2011, el límite de dosis equivalente para el cristalino del ojo para exposición ocupacional en situaciones de exposición planificadas se redujo de 150 mSv / año a 20 mSv / año, en promedio durante períodos definidos de 5 años, sin dosis anual en un solo año superior a 50 mSv.

Los límites de la dosis efectiva son para la suma de las dosis efectivas relevantes de la exposición externa en el período de tiempo especificado y la dosis efectiva comprometida de las ingestas de radionucleidos en el mismo período. Para los adultos, la dosis efectiva comprometida se calcula para un período de 50 años después de la ingesta, mientras que para los niños se calcula para el período hasta los 70 años. El límite efectivo de dosis para todo el cuerpo de 20 mSv es un valor promedio durante cinco años. El límite real es de 100 mSv en 5 años, con no más de 50 mSv en un año.

Una medida de radiactividad (actividad) se basa en el conteo de desintegraciones por segundo . La unidad de actividad del SI es el becquerel (Bq), igual a un segundo recíproco. La actividad depende solo del número de desintegraciones por segundo, no del tipo de desintegración, la energía de los productos de desintegración o los efectos biológicos de la radiación. Se puede utilizar para caracterizar la tasa de emisión de radiación ionizante. Actividad específicaes la actividad por cantidad de un radionúclido, por lo tanto, la actividad específica se define como la actividad por cantidad de átomos de un radionúclido particular. Por lo general, se administra en unidades de Bq / g, pero otra unidad de actividad de uso común es el curie (Ci) que permite la definición de actividad específica en Ci / g.

Las unidades de actividad (el curie y el becquerel) también se pueden utilizar para caracterizar una cantidad general de liberaciones controladas o accidentales de átomos radiactivos .

Unidades de actividad

• Becquerel . El becquerel es una unidad SI de radioactividad definida en 1974. Se nombra en honor a Henri Becquerel, un físico francés que descubrió la radioactividad en 1896. Un becquerel (1Bq) equivale a 1 desintegración por segundo .
• Curie . El curie es una unidad de radioactividad no SIdefinida en 1910. Originalmente se definió como equivalente al número de desintegraciones quesufrirá un gramo de radio-226 en un segundo . Actualmente, un curie se define como 1Ci = 3.7 x 10 ¹⁰ desintegraciones por segundo .
• Rutherford . Rutherford (símbolo Rd ) también es una unidad no SI definida como la actividad de una cantidad de material radiactivo en el que un millón de núcleos decaen por segundo .

Ley de descomposición

Los cálculos de la desintegración de los núcleos radiactivos son relativamente sencillos, debido al hecho de que solo hay una ley fundamental que rige todo el proceso de desintegración. La ley de desintegración radiactiva se puede derivar también para cálculos de actividad o cálculos de masa de material radiactivo:

(Número de núcleos) N = Ne ^-λt     (Actividad) A = Ae ^-λt      (Masa) m = me ^-λt

, donde N (número de partículas) es el número total de partículas en la muestra, A (actividad total) es el número de desintegraciones por unidad de tiempo de una muestra radiactiva, m es la masa del material radiactivo restante.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

Los efectos biológicos de la radiación y sus consecuencias dependen en gran medida del nivel de dosis obtenido. La tasa de dosis es una medida de la intensidad de la dosis de radiación (o fuerza). Las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. En los siguientes puntos hay algunos ejemplos de exposición a la radiación, que se pueden obtener de varias fuentes.

• 05 µSv – Dormir al lado de alguien
• 09 µSv : vivir a 30 millas de una planta de energía nuclear durante un año
• 1 µSv : comer una banana
• 3 µSv : vivir dentro de 50 millas de una planta de energía de carbón durante un año
• 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 20 µSv – Radiografía de tórax

Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Por lo tanto, los efectos biológicos de la radiación generalmente se dividen en dos categorías.

• Las dosis aguda . Una » dosis aguda » ( dosis de alto nivel a corto plazo) es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, es decir, dentro de un día.
• Las dosis crónica . Una » dosis crónica » ( dosis de bajo nivel a largo plazo) es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo, es decir, semanas y meses, de modo que se describe mejor por una tasa de dosis.

Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis altas pueden causar quemaduras de radiación visualmente dramáticas y / o muerte rápida a través del síndrome de radiación aguda . Es poco probable que las dosis agudas por debajo de 250 mGy tengan efectos observables. Las dosis agudas de aproximadamente 3 a 5 Gy tienen un 50% de posibilidades de matar a una persona algunas semanas después de la exposición, si una persona no recibe tratamiento médico.

Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años. Además, algunos estudios demuestran que la mayoría de los tejidos humanos exhiben una tolerancia más pronunciada a los efectos de la radiación de baja LET en caso de una exposición prolongada en comparación con una exposición única a una dosis similar.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

Todos los efectos del daño biológico comienzan con la consecuencia de interacciones de radiación con los átomos que forman las células. Todos los seres vivos están compuestos por una o más células. Cada parte de su cuerpo consiste en células o fue construida por ellas. Aunque tendemos a pensar en los efectos biológicos en términos del efecto de la radiación sobre las células vivas, en realidad, la radiación ionizante , por definición, interactúa solo con los átomos mediante un proceso llamado ionización. Para la radiación ionizante, la energía cinética de las partículas ( fotones, electrones, etc. ) de la radiación ionizante es suficiente y la partícula puede ionizar (para formar iones perdiendo electrones) átomos objetivo para formar iones. La simple radiación ionizante puede eliminar electrones de un átomo.

Hay dos mecanismos por los cuales la radiación finalmente afecta las células. Estos dos mecanismos se denominan comúnmente:

• Los efectos directos . Los efectos directos son causados ​​por la radiación, cuando la radiación interactúa directamente con los átomos de la molécula de ADN , o algún otro componente celular crítico para la supervivencia de la célula. La probabilidad de que la radiación interactúe con la molécula de ADN es muy pequeña, ya que estos componentes críticos constituyen una parte tan pequeña de la célula.
• Los efectos indirectos . Los efectos indirectos son causados ​​por la interacción de la radiación, generalmente con las moléculas de agua . Cada célula, como es el caso del cuerpo humano, es principalmente agua. La radiación ionizante puede romper los enlaces que mantienen unida la molécula de agua, produciendo radicales como hidroxilo OH, anión superóxido O ₂ ^, y otros. Estos radicales pueden contribuir a la destrucción de la célula.

Una gran cantidad de células de cualquier tipo particular se llama tejido . Si este tejido forma una unidad funcional especializada, se llama órgano. El tipo y la cantidad de células afectadas también es un factor importante. Algunas células y órganos del cuerpo son más sensibles a la radiación ionizante que otras .

La sensibilidad de varios tipos de células a la radiación ionizante es muy alta para los tejidos que consisten en células que se dividen rápidamente como las que se encuentran en la médula ósea, el estómago, los intestinos, los órganos reproductores masculinos y femeninos y los fetos en desarrollo. Esto se debe a que las células en división requieren información de ADN correcta para que la descendencia de la célula sobreviva. Una interacción directa de la radiación con una célula activa podría provocar la muerte o la mutación de la célula, mientras que una interacción directa con el ADN de una célula inactiva tendría menos efecto.

Como resultado, las células vivas se pueden clasificar según su tasa de reproducción, lo que también indica su relativa sensibilidad a la radiación. Como resultado, las células que se reproducen activamente son más sensibles a la radiación ionizante que las células que forman el tejido de la piel, los riñones o el hígado. Las células nerviosas y musculares son las más lentas para regenerarse y son las células menos sensibles.

La sensibilidad de los diversos órganos del cuerpo humano se correlaciona con la sensibilidad relativa de las células de las que están compuestos. En la práctica, esta sensibilidad está representada por el factor de ponderación del tejido , w _T , que es el factor por el cual la dosis equivalente en un tejido u órgano T se pondera para representar la contribución relativa de ese tejido u órgano al detrimento total de la salud resultante de irradiación uniforme del cuerpo (ICRP 1991b).

Si una persona se irradia solo parcialmente, la dosis dependerá en gran medida del tejido que se irradió. Por ejemplo, una dosis gamma de 10 mSv para todo el cuerpo y una dosis de 50 mSv para la tiroides es lo mismo, en términos de riesgo, que una dosis para todo el cuerpo de 10 + 0.04 x 50 = 12 mSv.

Como se escribió, cada tipo de radiación interactúa con la materia de una manera diferente . Por ejemplo, las partículas cargadas con altas energías pueden ionizar directamente los átomos. Las partículas alfa son bastante masivas y tienen una carga doble positiva, por lo que tienden a viajar solo una corta distancia y no penetran demasiado en el tejido, si es que lo hacen. Sin embargo, las partículas alfa depositarán su energía en un volumen más pequeño (posiblemente solo unas pocas células si entran en un cuerpo) y causarán más daño a esas pocas células.

Las partículas beta (electrones) son mucho más pequeñas que las partículas alfa. Llevan una sola carga negativa. Son más penetrantes que las partículas alfa. Pueden viajar varios metros pero depositan menos energía en cualquier punto a lo largo de sus caminos que las partículas alfa. Esto significa que las partículas beta tienden a dañar más células, pero con menos daño a cada una. Por otro lado, las partículas eléctricamente neutras interactúan solo indirectamente, pero también pueden transferir parte o la totalidad de sus energías a la materia.

Sin duda, simplificaría las cosas si los efectos biológicos de la radiación fueran directamente proporcionales a la dosis absorbida . Desafortunadamente, los efectos biológicos dependen también de la forma en que la dosis absorbida se distribuye a lo largo de la trayectoria de la radiación. Los estudios han demostrado que la radiación alfa y de neutrones causa un daño biológico mayor para una deposición de energía dada por kg de tejido que la radiación gamma. Se descubrió que los efectos biológicos de cualquier radiación aumentan con la transferencia de energía lineal (LET). En resumen, el daño biológico de la radiación de alto LET ( partículas alfa , protones o neutrones) es mucho mayor que el de la radiación de baja LET ( rayos gamma ). Esto se debe a que el tejido vivo puede reparar más fácilmente el daño de la radiación que se extiende sobre un área grande que la que se concentra en un área pequeña. Por supuesto, a niveles muy altos de exposición, los rayos gamma pueden causar mucho daño a los tejidos.

Debido a que se produce más daño biológico por la misma dosis física (es decir, la misma energía depositada por unidad de masa de tejido), un gris de radiación alfa o de neutrones es más dañino que un gray de radiación gamma. Este hecho de que las radiaciones de diferentes tipos (y energías) dan diferentes efectos biológicos para la misma dosis absorbida se describe en términos de factores conocidos como la efectividad biológica relativa (RBE) y el factor de ponderación de la radiación (wR).

El factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente a partir de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. La dosis ponderada resultante se designó como la dosis equivalente de órgano o tejido:

Una dosis equivalente de un Sievert representa la cantidad de dosis de radiación que es equivalente, en términos de daño biológico especificado , a un gris de rayos X o rayos gamma . La dosis equivalente es una cantidad no física (w _R se deriva de consecuencias biológicas de la radiación ionizante), ampliamente utilizado en la dosimetría medida por dosímetros. La dosis equivalente es designada por la ICRP como una «cantidad limitante»; especificar los límites de exposición para garantizar que «la aparición de efectos estocásticos sobre la salud se mantenga por debajo de niveles inaceptables y que se eviten las reacciones tisulares».

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. Ya sea que la fuente de radiación sea natural o artificial, ya sea una gran dosis de radiación o una pequeña dosis, habrá algunos efectos biológicos.. En general, la radiación ionizante es dañina y potencialmente letal para los seres vivos, pero puede tener beneficios para la salud en medicina, por ejemplo, en radioterapia para el tratamiento del cáncer y la tirotoxicosis. Este capítulo resume brevemente las consecuencias a corto y largo plazo que pueden resultar de la exposición a la radiación. Pero primero necesitamos definir las diferencias en los tipos de radiación y las diferencias en los tejidos afectados.

Radiación alta-baja y baja-baja

Como se escribió, cada tipo de radiación interactúa con la materia de una manera diferente . Por ejemplo, las partículas cargadas con altas energías pueden ionizar directamente los átomos. Las partículas alfa son bastante masivas y tienen una carga doble positiva, por lo que tienden a viajar solo una corta distancia y no penetran demasiado en el tejido, si es que lo hacen. Sin embargo, las partículas alfa depositarán su energía en un volumen más pequeño (posiblemente solo unas pocas células si entran en un cuerpo) y causarán más daño a esas pocas células.

Las partículas beta (electrones) son mucho más pequeñas que las partículas alfa. Llevan una sola carga negativa. Son más penetrantes que las partículas alfa. Pueden viajar varios metros pero depositan menos energía en cualquier punto a lo largo de sus caminos que las partículas alfa. Esto significa que las partículas beta tienden a dañar más células, pero con menos daño a cada una. Por otro lado, las partículas eléctricamente neutras interactúan solo indirectamente, pero también pueden transferir parte o la totalidad de sus energías a la materia.

Sin duda, simplificaría las cosas si los efectos biológicos de la radiación fueran directamente proporcionales a la dosis absorbida . Desafortunadamente, los efectos biológicos dependen también de la forma en que la dosis absorbida se distribuye a lo largo de la trayectoria de la radiación. Los estudios han demostrado que la radiación alfa y de neutrones causa un daño biológico mayor para una deposición de energía dada por kg de tejido que la radiación gamma. Se descubrió que los efectos biológicos de cualquier radiación aumentan con la transferencia de energía lineal (LET). En resumen, el daño biológico de la radiación de alto LET ( partículas alfa , protones o neutrones) es mucho mayor que el de la radiación de baja LET ( rayos gamma ). Esto se debe a que el tejido vivo puede reparar más fácilmente el daño de la radiación que se extiende sobre un área grande que la que se concentra en un área pequeña. Por supuesto, a niveles muy altos de exposición, los rayos gamma pueden causar mucho daño a los tejidos.

Debido a que se produce más daño biológico por la misma dosis física (es decir, la misma energía depositada por unidad de masa de tejido), un gris de radiación alfa o de neutrones es más dañino que un gray de radiación gamma. Este hecho de que las radiaciones de diferentes tipos (y energías) dan diferentes efectos biológicos para la misma dosis absorbida se describe en términos de factores conocidos como la efectividad biológica relativa (RBE) y el factor de ponderación de la radiación (wR).

Daño Celular – Radiación

Todos los efectos del daño biológico comienzan con la consecuencia de interacciones de radiación con los átomos que forman las células. Todos los seres vivos están compuestos por una o más células. Cada parte de su cuerpo consiste en células o fue construida por ellas. Aunque tendemos a pensar en los efectos biológicos en términos del efecto de la radiación sobre las células vivas, en realidad, la radiación ionizante , por definición, interactúa solo con los átomos mediante un proceso llamado ionización. Para la radiación ionizante, la energía cinética de las partículas ( fotones, electrones, etc. ) de la radiación ionizante es suficiente y la partícula puede ionizar (para formar iones perdiendo electrones) átomos objetivo para formar iones. La simple radiación ionizante puede eliminar electrones de un átomo.

Hay dos mecanismos por los cuales la radiación finalmente afecta las células. Estos dos mecanismos se denominan comúnmente:

• Los efectos directos . Los efectos directos son causados ​​por la radiación, cuando la radiación interactúa directamente con los átomos de la molécula de ADN , o algún otro componente celular crítico para la supervivencia de la célula. La probabilidad de que la radiación interactúe con la molécula de ADN es muy pequeña, ya que estos componentes críticos constituyen una parte tan pequeña de la célula.
• Los efectos indirectos . Los efectos indirectos son causados ​​por la interacción de la radiación, generalmente con las moléculas de agua . Cada célula, como es el caso del cuerpo humano, es principalmente agua. La radiación ionizante puede romper los enlaces que mantienen unida la molécula de agua, produciendo radicales como hidroxilo OH, anión superóxido O ₂ ^, y otros. Estos radicales pueden contribuir a la destrucción de la célula.

Una gran cantidad de células de cualquier tipo particular se llama tejido . Si este tejido forma una unidad funcional especializada, se llama órgano. El tipo y la cantidad de células afectadas también es un factor importante. Algunas células y órganos del cuerpo son más sensibles a la radiación ionizante que otras .

La sensibilidad de varios tipos de células a la radiación ionizante es muy alta para los tejidos que consisten en células que se dividen rápidamente como las que se encuentran en la médula ósea, el estómago, los intestinos, los órganos reproductores masculinos y femeninos y los fetos en desarrollo. Esto se debe a que las células en división requieren información de ADN correcta para que la descendencia de la célula sobreviva. Una interacción directa de la radiación con una célula activa podría provocar la muerte o la mutación de la célula, mientras que una interacción directa con el ADN de una célula inactiva tendría menos efecto.

Como resultado, las células vivas se pueden clasificar según su tasa de reproducción, lo que también indica su relativa sensibilidad a la radiación. Como resultado, las células que se reproducen activamente son más sensibles a la radiación ionizante que las células que forman el tejido de la piel, los riñones o el hígado. Las células nerviosas y musculares son las más lentas para regenerarse y son las células menos sensibles.

La sensibilidad de los diversos órganos del cuerpo humano se correlaciona con la sensibilidad relativa de las células de las que están compuestos. En la práctica, esta sensibilidad está representada por el factor de ponderación del tejido , w _T , que es el factor por el cual la dosis equivalente en un tejido u órgano T se pondera para representar la contribución relativa de ese tejido u órgano al detrimento total de la salud resultante de irradiación uniforme del cuerpo (ICRP 1991b).

Si una persona se irradia solo parcialmente, la dosis dependerá en gran medida del tejido que se irradió. Por ejemplo, una dosis gamma de 10 mSv para todo el cuerpo y una dosis de 50 mSv para la tiroides es lo mismo, en términos de riesgo, que una dosis para todo el cuerpo de 10 + 0.04 x 50 = 12 mSv.

Dosis aguda y dosis crónica

Los efectos biológicos de la radiación y sus consecuencias dependen en gran medida del nivel de dosis obtenido. La tasa de dosis es una medida de la intensidad de la dosis de radiación (o fuerza). Las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. En los siguientes puntos hay algunos ejemplos de exposición a la radiación, que se pueden obtener de varias fuentes.

• 05 µSv – Dormir al lado de alguien
• 09 µSv : vivir a 30 millas de una planta de energía nuclear durante un año
• 1 µSv – Comer una banana
• 3 µSv : vivir dentro de 50 millas de una planta de energía de carbón durante un año
• 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 20 µSv – Radiografía de tórax

Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Por lo tanto, los efectos biológicos de la radiación generalmente se dividen en dos categorías.

• Las dosis aguda . Una » dosis aguda » ( dosis de alto nivel a corto plazo) es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, es decir, dentro de un día.
• Las dosis crónica . Una » dosis crónica » ( dosis de bajo nivel a largo plazo) es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo, es decir, semanas y meses, de modo que se describe mejor por una tasa de dosis.

Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis altas pueden causar quemaduras de radiación visualmente dramáticas y / o muerte rápida a través del síndrome de radiación aguda . Es poco probable que las dosis agudas por debajo de 250 mGy tengan efectos observables. Las dosis agudas de aproximadamente 3 a 5 Gy tienen un 50% de posibilidades de matar a una persona algunas semanas después de la exposición, si una persona no recibe tratamiento médico.

Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años. Además, algunos estudios demuestran que la mayoría de los tejidos humanos exhiben una tolerancia más pronunciada a los efectos de la radiación de baja LET en caso de una exposición prolongada en comparación con una exposición única a una dosis similar.

La radiación terrestre se refiere a las fuentes de radiación que se encuentran en el suelo, el agua y la vegetación. Los principales isótopos de preocupación para la radiación terrestre son el potasio, el uranio y los productos de descomposición del uranio, como el torio, el radio y el radón . Tenga en cuenta que la radiación terrestre incluye una exposición externa causada por estos radionucleidos. Una dosis interna causada por estos redionúclidos se discute en: Fuente interna de radiación .

Estos radionucleidos están en pequeñas cantidades a nuestro alrededor. Cuando se formó la Tierra, se formaron varios elementos radiactivos. Después de los cuatro mil millones de años, todos los isótopos de vida más corta se han deteriorado. Pero algunos de estos isótopos tienen vidas medias muy largas, miles de millones de años, y todavía están presentes. Estos radionucleidos se conocen como radionucleidos primordiales y contribuyen a la dosis anual para un individuo. Como la mayoría de los isótopos radiactivos naturales son pesados, se necesita más de una desintegración antes de alcanzar un átomo estable. Esta secuencia de núcleos atómicos inestables y sus modos de desintegración , que conduce a un núcleo estable, se conoce como la serie radiactiva .

Todos los radionucleidos naturales generalmente se dividen en dos grupos según su origen:

• Radionucleidos primordiales . Los radionucleidos primordiales son radionucleidos encontrados en la Tierra que han existido en su forma actual desde antes de que se formara la Tierra. Los radionucleidos primordiales son residuos del Big Bang, de fuentes cosmogénicas y de antiguas explosiones de supernovas que ocurrieron antes de la formación del sistema solar. El bismuto, el torio , el uranio y el plutonio son radionucleidos primordiales porque tienen vidas medias lo suficientemente largas como para que todavía se encuentren en la Tierra. El potasio-40 también pertenece a los nucleidos primordiales.
• Radionucleidos cosmogénicos . Los radionucleidos cosmogénicos son aquellos que se producen continuamente por la interacción de los rayos cósmicos .

Dosis de radiación terrestre

Los bajos niveles de uranio, torio y sus productos de descomposición se encuentran en todas partes. Algunos de estos materiales se ingieren con alimentos y agua, mientras que otros, como el radón, se inhalan. La dosis de fuentes terrestres también varía en diferentes partes del mundo. Las ubicaciones con mayores concentraciones de uranio y torio en su suelo tienen niveles de dosis más altos. La tasa de dosis promedio que se origina en los nucleidos terrestres (excepto la exposición al radón) es de aproximadamente 0.057 µGy / h. Los valores máximos se han medido en arena de monazita en Guarapari, Brasil (hasta 50 µGy / hr y en Kerala, India (aproximadamente 2 µGy / hr), y en rocas con una alta concentración de radio en Ramsar, Irán (de 1 a 10 µGy / hr).

Los principales isótopos de preocupación para la radiación terrestre son el uranio y los productos de descomposición del uranio, como el torio, el radio y el radón. El radón suele ser la fuente natural de radiación más grande que contribuye a la exposición de los miembros del público, a veces representa la mitad de la exposición total de todas las fuentes. Es tan importante, que generalmente se trata por separado. La dosis de radiación anual promedio para una persona del radón y sus productos de descomposición es de aproximadamente 2 mSv / año y puede variar en muchos órdenes de magnitud de un lugar a otro.

Radón – Efectos sobre la salud

El radón es un gas noble incoloro, inodoro e insípido , que se produce naturalmente como producto de descomposición del radio. Todos los isótopos del radón son radiactivos , pero los dos isótopos del radón radón-222 y radón-220 son muy importantes desde el punto de vista de la protección radiológica.

• Radón-222 . El isótopo radón-222 es un producto de descomposición natural del isótopo de uranio más estable (uranio-238), por lo tanto, es un miembro de la serie de uranio .
• Radón-220 . El isótopo radón-220, comúnmente conocido como torón , es un producto de descomposición natural del isótopo de torio más estable ( torio-232 ), por lo tanto, es un miembro de la serie de torio .

Es importante tener en cuenta que el radón es un gas noble , mientras que todos sus productos de descomposición son metales . El mecanismo principal para la entrada de radón en la atmósfera es la difusión a través del suelo . Como gas, el radón se difunde a través de las rocas y el suelo. Cuando el radón se desintegra, los isótopos metálicos hijos son iones que se unirán a otras moléculas como el agua y a las partículas de aerosol en el aire. Por lo tanto, todas las discusiones sobre las concentraciones de radón en el medio ambiente se refieren al radón-222.. Si bien la tasa promedio de producción de radón-220 (torón) es aproximadamente la misma que la del radón-222, la cantidad de radón-220 en el medio ambiente es mucho menor que la del radón-222 debido a una vida media significativamente más corta ( tiene menos tiempo para difundirse) de radón-222 (55 segundos, versus 3.8 días respectivamente). Simplemente el radón-220 tiene menos posibilidades de escapar de la roca madre.

Ver también: radón: efectos sobre la salud

Radón-222

El radón 222 es un gas producido por la descomposición del radio 226. Ambos son parte de la serie de uranio natural. Dado que el uranio se encuentra en el suelo en todo el mundo en concentraciones variables, también la dosis del radón gaseoso varía en todo el mundo. El radón 222 es el isótopo más importante y más estable del radón. Tiene una vida media de solo 3,8 días , lo que hace que el radón sea uno de los elementos más raros, ya que se desintegra rápidamente. Una fuente importante de radiación natural es el gas radón, que se filtra continuamente desde la roca madre pero que, debido a su alta densidad, puede acumularse en casas con poca ventilación. El hecho de que el radón es gasjuega un papel crucial en la difusión de todos sus núcleos hijos. Simplemente el radón es un medio de transporte desde la roca madre a la atmósfera (o dentro de los edificios) para sus productos de descomposición de corta duración ( Pb-210 y Po-210 ), que presentan muchos más riesgos para la salud.

Serie radiactiva en la naturaleza

Las series radioactivas  (conocidas también como cascadas radioactivas) son  tres cadenas de desintegración radiactiva que ocurren naturalmente  y  una cadena  de desintegración radiactiva artificial de núcleos atómicos pesados ​​inestables que se desintegran a través de una secuencia de  desintegraciones alfa  y  beta  hasta que se logra un núcleo estable. La mayoría de los radioisótopos  no se descomponen directamente a un estado estable y todos los isótopos  dentro de la serie se  descomponen de la misma manera. En la física de las desintegraciones nucleares, el núcleo desintegrante generalmente se conoce como el  núcleo padre  y el núcleo que queda después del evento como el  núcleo hijo . Dado que la desintegración alfa representa la desintegración de un núcleo primario  a una hija a través de la emisión del núcleo de un átomo de helio (que contiene cuatro nucleones), solo hay  cuatro series de desintegración . Por lo tanto, dentro de cada serie, el número de masa de los miembros puede expresarse como cuatro veces un número entero apropiado (n) más la constante para esa serie. Como resultado, la serie de torio se conoce como la serie 4n, la serie de neptunio como la serie 4n + 1, la serie de uranio como la serie 4n + 2 y la serie de actinio como la serie 4n + 3.

Tres de los conjuntos se llaman series naturales o clásicas. El cuarto set, la serie de neptunio, está encabezado por neptunio-237. Sus miembros son producidos artificialmente por reacciones nucleares y no ocurren naturalmente.

• la serie torio (serie 4n) ,
• la serie de uranio (serie 4n + 2) ,
• la serie actinium (serie 4n + 3) ,
• la serie de neptunio (4n + 1 series) .

Las series clásicas están encabezadas por  núcleos inestables primordiales . Los nucleidos primordiales son nucleidos encontrados en la Tierra que han existido en su forma actual desde antes de que se formara la Tierra. Las cuatro series anteriores consisten en los radioisótopos, que son los descendientes de cuatro núcleos pesados ​​con vidas medias muy largas:

• la serie de torio con torio-232 (con una vida media de 14 mil millones de años),
• la serie de uranio con uranio-238 (que vive por 4,47 mil millones de años),
• la serie de actinio con uranio-235 (con una vida media de 0.7 mil millones de años).
• la serie de neptunio con neptunio-237 (con una vida media de 2 millones de años).

Las  vidas medias  de todos los núcleos hijos son extremadamente variables, y es difícil representar una gama de escalas de tiempo que van desde segundos individuales hasta miles de millones de años. Como los radioisótopos hijos tienen semividas diferentes, se alcanza el equilibrio secular después de un tiempo. En la larga cadena de desintegración de un elemento radiactivo natural, como el  uranio-238 , donde todos los elementos de la cadena están en equilibrio secular, cada uno de los descendientes ha acumulado una cantidad de equilibrio y toda la desintegración a la velocidad establecida por el padre original Si se logra el equilibrio, cada isótopo hijo sucesivo está presente en proporción directa a su vida media. Desde su  actividad es inversamente proporcional a su vida media, cada nucleido en la cadena de descomposición finalmente contribuye con tantas transformaciones individuales como la cabeza de la cadena.

Como se puede ver en las figuras, la ramificación ocurre en las cuatro series radiactivas. Eso significa que la descomposición de una especie dada puede ocurrir de más de una manera. Por ejemplo, en la serie de torio, el bismuto-212 se descompone parcialmente por emisión beta negativa a polonio-212 y parcialmente por emisión alfa a talio-206.

La cascada radiactiva  influye significativamente en la  radiactividad  ( desintegraciones por segundo ) de muestras naturales y materiales naturales. Todos los descendientes están presentes, al menos de forma transitoria, en cualquier muestra natural, ya sea de metal, compuesto o mineral. Por ejemplo, el uranio 238 puro es débilmente radiactivo (proporcional a su larga vida media), pero un mineral de uranio es aproximadamente 13 veces más radiactivo que el metal de uranio 238 puro debido a sus isótopos hijos (por ejemplo, radón, radio, etc.) contiene. Los isótopos de radio inestables no solo son importantes emisores de radiactividad, sino que, como la siguiente etapa en la cadena de descomposición, también generan radón, un gas radiactivo pesado, inerte y natural. El radón en sí es un gas noble radiactivo, pero el problema principal es que es un medio de transporte desde la roca madre a la atmósfera (o dentro de los edificios) para sus productos de descomposición de corta duración (Pb-210 y Po-210), que poseen mucha más salud. riesgos

Radiación de uranio y sus productos de descomposición

La  cascada de uranio  influye significativamente en la radioactividad ( desintegraciones por segundo ) de muestras naturales y materiales naturales. Todos los descendientes están presentes, al menos de manera transitoria, en cualquier muestra que contenga uranio natural, ya sea metal, compuesto o mineral. Por ejemplo, el uranio 238 puro es débilmente radiactivo (proporcional a su larga vida media), pero un mineral de uranio es aproximadamente 13 veces más radiactivo que el metal de uranio 238 puro debido a sus isótopos hijos (por ejemplo, radón, radio, etc.) contiene. Los isótopos de radio inestables no solo son importantes emisores de radioactividad, sino que, como la siguiente etapa en la cadena de descomposición, también generan radón, un gas radiactivo pesado, inerte y de origen natural.

Radiación del torio y sus productos de descomposición

La cascada de torio  influye significativamente en la  radioactividad ( desintegraciones por segundo ) de muestras naturales y materiales naturales. Todos los descendientes están presentes, al menos transitoriamente, en cualquier muestra natural que contenga torio, ya sea metal, compuesto o mineral. Por ejemplo, el torio-232 puro   es débilmente radiactivo (proporcional a su larga vida media), pero un mineral de torio es aproximadamente 10 veces más radiactivo que el metal de torio-232 puro debido a sus isótopos hijos (por ejemplo, radón, radio, etc.) contiene. Los isótopos de radio inestables no solo son importantes emisores de radioactividad, sino que, como la siguiente etapa en la cadena de descomposición, también generan radón, un gas radiactivo pesado, inerte y de origen natural.

Núcleo de la tierra líquida

Los tres isótopos naturales  de uranio ( ²³⁸ U,  ²³⁵ U y  ²³⁴ U) y el isótopo natural de  torio tienen  una vida media muy larga  (por ejemplo, 4,47 × 10 ⁹  años para  ²³⁸ U). Debido a esta vida media muy larga, el uranio y el torio son  débilmente radiactivos  y contribuyen a los bajos niveles de radiación de fondo natural en el medio ambiente. Estos isótopos son alfa radiactivos (emiten  partículas alfa ), pero rara vez pueden sufrir una fisión espontánea .

Todos los isótopos naturales pertenecen a  nucleidos primordiales , porque su vida media es comparable a la edad de la Tierra (~ 4.54 × 10 ⁹  años). El uranio tiene la segunda masa atómica más alta de estos nucleidos primordiales, más liviana que el  plutonio . Además, el calor de descomposición del uranio y el torio y sus productos de descomposición (p. Ej., Radón, radio, etc.) contribuye al calentamiento del núcleo de la Tierra. Junto con el potasio-40 en el manto de la Tierra, se cree que estos elementos son la principal fuente de calor que mantiene el núcleo líquido de la Tierra.

Radiación terrestre: ¿es peligroso?

Debemos enfatizar que comer plátanos, trabajar como tripulación de vuelo de una aerolínea o vivir en lugares con, aumenta su tasa de dosis anual. Pero no significa que deba ser peligroso. En cada caso, la intensidad de la radiación también es importante. Es muy similar al calor de un incendio (menos radiación energética). Si está demasiado cerca, la intensidad de la radiación de calor es alta y puede quemarse. Si está a la distancia correcta, puede resistir allí sin ningún problema y, además, es cómodo. Si está demasiado lejos de la fuente de calor, la insuficiencia de calor también puede dañarlo. Esta analogía, en cierto sentido, puede aplicarse a la radiación también de fuentes de radiación.

En caso de radiación terrestre  , generalmente estamos hablando de las llamadas «dosis bajas» . Una dosis baja aquí significa pequeñas dosis adicionales comparables a la radiación de fondo normal ( 10 µSv = dosis diaria promedio recibida del fondo natural). Las dosis son muy muy bajas y, por lo tanto, la probabilidad de inducción de cáncer podría ser casi insignificante. En segundo lugar, y esto es crucial, la verdad sobre las bajas dosis de efectos sobre la salud de la radiación aún necesita ser encontrada. No se sabe exactamente si estas bajas dosis de radiación son perjudiciales o beneficiosas (y dónde está el umbral). Los organismos gubernamentales y reguladores asumen un modelo LNT en lugar de un umbral u hormesisno porque sea más convincente científicamente, sino porque es la estimación más conservadora . El problema de este modelo es que descuida una serie de procesos biológicos de defensa que pueden ser cruciales a dosis bajas . La investigación durante las últimas dos décadas es muy interesante y muestra que pequeñas dosis de radiación administradas a una tasa de dosis baja estimulan los mecanismos de defensa . Por lo tanto, el modelo LNT no se acepta universalmente y algunos proponen una relación de dosis-respuesta adaptativa donde las dosis bajas son protectoras y las dosis altas son perjudiciales. Muchos estudios han contradicho el modelo LNT y muchos de ellos han mostrado una respuesta adaptativa a la dosis baja de radiación que resulta en mutaciones y cánceres reducidos. Este fenómeno se conoce comoHormesis de radiación .

El campo magnético de la Tierra proporciona un escudo vital contra la radiación de la radiación cósmica. Además de una atmósfera protectora, también tenemos la suerte de que la Tierra tenga un campo magnético. El campo magnético se extiende varias decenas de miles de kilómetros en el espacio, protegiendo a la Tierra de las partículas cargadas del viento solar y los rayos cósmicos que de otro modo eliminarían la atmósfera superior, incluida la capa de ozono que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta. Nos protege de los efectos completos del viento solar y GCR. Sin esta protección, la biosfera de la Tierra podría no existir como lo hace hoy, o al menos estaría limitada al subsuelo. El campo magnético de la Tierra también proporciona un escudo de radiación para los astronautas y la propia ISS, porque está en órbita terrestre baja.

Los cálculos de la pérdida de dióxido de carbono de la atmósfera de Marte, como resultado de la eliminación de iones por el viento solar, indican que la disipación del campo magnético de Marte causó una pérdida casi total de su atmósfera. Otro hecho es que cualquiera que haya estado en la superficie de la Luna (es decir, fuera del campo magnético de la  Tierra ) durante una erupción solar particularmente violenta en 2005 habría recibido una dosis letal .

Clasificación de la radiación cósmica

La radiación cósmica se puede dividir en diferentes tipos según su origen. Hay tres fuentes principales de dicha radiación:

• Radiación solar cósmica . La radiación cósmica solar se refiere a las fuentes de radiación en forma de partículas de alta energía (predominantemente protones) emitidas por el sol, principalmente en eventos de partículas solares (SPEs).
• Radiación Cósmica Galáctica . La radiación cósmica galáctica, GCR, se refiere a fuentes de radiación en forma de partículas de alta energía que se originan fuera del sistema solar, pero generalmente desde nuestra galaxia, la Vía Láctea.
• Radiación de los cinturones de radiación de la Tierra (cinturones de van Allen ). Los cinturones de radiación de Van Allen son zonas de partículas de alta energía (especialmente protones) atrapadas por el campo magnético de la Tierra.

Radiación Cósmica Galáctica

Radiación cósmica galáctica , GCR, se refiere a fuentes de radiación en forma de partículas de alta energía que se originan fuera del sistema solar. Los GCR son núcleos de alta energía de los cuales todos los electrones circundantes han sido eliminados durante su paso de alta velocidad a través de la galaxia. El incidente de GCR en la atmósfera superior consiste en un componente nucleónico, cuyo agregado representa el 98% del total (2% son electrones). El componente nucleónico consiste en una mezcla de protones de alta energía (~ 86%), partículas alfa (~ 12%) y un rastro de núcleos más pesados ​​(~ 1%). Los GCR están atrapados por el campo magnético galáctico, por lo tanto, probablemente se han acelerado en los últimos millones de años y han viajado muchas veces por la galaxia. Su mecanismo de aceleración es incierto, Pero uno de los posibles mecanismos es que la partícula se acelera por las ondas de choque que se expanden desde las supernovas. La energía de estas partículas oscila entre 10⁸ eV y 10 ²⁰ eV. Una fracción muy pequeña son partículas estables de antimateria, como positrones o antiprotones.

La naturaleza precisa de esta fracción restante es un área de investigación activa. La tasa de fluencia de GCR varía con la actividad solar, siendo menor cuando la actividad solar es mayor. En mínimos solares, debido a un menor blindaje del campo magnético solar, la fluencia es significativamente mayor que al máximo solar.

Radiación Cósmica Solar – Evento de Partícula Solar

La radiación cósmica solar se refiere a las fuentes de radiación en forma de partículas de alta energía (predominantemente protones) emitidas por el Sol , principalmente en eventos de partículas solares (SPEs). La radiación solar incidente en la atmósfera superior consiste principalmente en protones (99%), con energías generalmente inferiores a 100 MeV. Los eventos de partículas solares, por ejemplo, ocurren cuando los protones emitidos por el Sol se aceleran cerca del Sol durante una llamarada o en el espacio interplanetario por choques de eyección de masa coronal. Tenga en cuenta que el Sol tiene un ciclo de 11 años, que culmina en un aumento dramático en el número y la intensidad de las erupciones solares, especialmente durante los períodos en que hay numerosas manchas solares.

La radiación solar es un peligro de radiación significativo para las naves espaciales y los astronautas, también produce tasas de dosis significativas a grandes altitudes, pero solo la radiación más energética contribuye a las dosis a nivel del suelo. Tenga en cuenta que cualquiera que haya estado en la superficie de la Luna durante una erupción solar particularmente violenta en 2005 habría recibido una dosis letal .

Radiación de los cinturones de radiación de la Tierra – cinturones Van Allen

Los cinturones de radiación de Van Allen son zonas de partículas de alta energía (especialmente protones) atrapadas por el campo magnético de la Tierra . La mayoría de estas partículas de alta energía se originan del viento solar, que fue capturado y retenido alrededor de un planeta por el campo magnético de esa tierra. El cinturón de van Allen se forma como un toro sobre el ecuador. Hay dos cinturones de radiación van Allen, un cinturón interno está centrado a unos 3.000 kilómetros y un cinturón exterior está centrado a unos 22.000 kilómetros de la superficie de la tierra. Contiene principalmente protones energéticos en el rango de 10-100 MeV.

Las naves espaciales que viajan más allá de la órbita terrestre baja entran en la zona de radiación de los cinturones de Van Allen. Más allá de los cinturones, enfrentan peligros adicionales por los rayos cósmicos y los eventos de partículas solares. Una región entre los cinturones de Van Allen internos y externos se encuentra en dos o cuatro radios de la Tierra y a veces se la conoce como la «zona segura».

Radiación cósmica

La radiación cósmica se refiere a las fuentes de radiación en forma de rayos cósmicos que provienen del Sol o del espacio exterior. La tierra siempre ha sido bombardeada por partículas de alta energía que se originan en el espacio exterior y generan lluvias de partículas secundarias en la atmósfera inferior. Las partículas cargadas (especialmente los protones de alta energía) del sol y el espacio exterior interactúan con la atmósfera terrestre y el campo magnético para producir una lluvia de radiación (es decir, una ducha de aire), típicamente radiación beta y gamma .

Energía de rayos cósmicos

La radiación cósmica primaria consiste en una mezcla de protones de alta energía (~ 87%), partículas alfa (~ 11%), electrones de alta energía (~ 1%) y un rastro de núcleos más pesados ​​(~ 1%). La energía de estas partículas oscila entre 10 ⁸ eV y 10 ²⁰ eV. Una fracción muy pequeña son partículas estables de antimateria , como positrones o antiprotones . La naturaleza precisa de esta fracción restante es un área de investigación activa.

Se ha observado que las energías de los rayos cósmicos de energía ultraalta (UHECR) más enérgicas se aproximan a 3 x 10 ²⁰ eV, aproximadamente 40 millones de veces la energía de las partículas aceleradas por el Gran Colisionador de Hadrones. El origen de las partículas de alta energía es del espacio exterior. Se supone que las partículas con una energía de hasta aproximadamente 10 ¹⁵ eV provienen de nuestra propia galaxia, mientras que aquellas con las energías más altas probablemente tengan un origen extragaláctico.