¿Qué son las fuentes de radiación hechas por el hombre? – Definición

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. Todas las criaturas vivientes, desde el principio de los tiempos, han estado y siguen estando expuestas a la  radiación ionizante . La radiación ionizante se genera a través de  reacciones nucleares ,  desintegración nuclear , por temperaturas muy altas o por aceleración de partículas cargadas en campos electromagnéticos. Pero en general, hay dos categorías amplias de fuentes de  radiación :

• Radiación de fondo natural . La radiación de fondo natural incluye radiación producida por el Sol, rayos, radioisótopos primordiales o explosiones de supernovas, etc.
• Fuentes artificiales de radiación . Las fuentes artificiales incluyen usos médicos de radiación, residuos de pruebas nucleares, usos industriales de radiación, etc.

Referencia especial: Fuentes y efectos de la radiación ionizante, Anexo B. UNSCEAR. Nueva York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Fuentes de radiación hechas por el hombre

Dado que la radiación ionizante tiene muchos usos industriales y médicos, las personas pueden estar expuestas también a fuentes de radiación artificiales. Las fuentes artificiales incluyen usos médicos de radiación, residuos de pruebas nucleares, usos industriales de radiación, televisión y muchos otros dispositivos productores de radiación. Por ejemplo, en algún tipo de detectores de humo, puede encontrar radionucleidos artificiales como el americio 241. Este radionúclido artificial se usa para ionizar el aire y detectar humo.

Debe tenerse en cuenta que la mayoría de estas exposiciones son de intensidad muy baja y la dosis total y no tiene efectos mayores sobre la salud. En cada caso, la utilidad de la radiación ionizante debe equilibrarse con sus peligros. Hoy en día se encontró un compromiso y la mayoría de los usos de la radiación están optimizados. Hoy en día es casi increíble que las radiografías se usaran, en algún momento, para encontrar el par de zapatos adecuado (es decir, fluoroscopia ajustada). Las mediciones realizadas en los últimos años indican que las dosis a los pies estaban en el rango de 0.07 – 0.14 Gy para una exposición de 20 segundos. Esta práctica se detuvo cuando se comprendieron mejor los riesgos de la radiación ionizante.

Hay dos grupos distintos expuestos a fuentes de radiación hechas por el hombre. El Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de la Radiación Atómica (UNSCEAR) detalló los tipos de exposiciones humanas como:

• exposición pública , que es la exposición de miembros individuales del público y de la población en general
• exposición a la radiación ocupacional , que es la exposición de los trabajadores en situaciones en las que su exposición está directamente relacionada o requerida por su trabajo

Exposición pública

En general, las siguientes fuentes artificiales exponen al público a la radiación:

• Exposiciones médicas (con mucho, la fuente artificial más importante)
  • Radiografías de diagnóstico
  • Procedimientos de medicina nuclear (yodo-131, cesio-137, tecnecio-99m, etc.)
• Productos de consumo
  • Materiales de construcción y construcción de carreteras.
  • Fumar cigarrillos (polonio-210)
  • Combustibles combustibles, incluidos gas y carbón.
  • Sistemas de seguridad de rayos X
  • Televisores
  • Detectores de humo (americio)
  • Mantos de linterna (torio)

En menor grado, el público también está expuesto a la radiación del ciclo del combustible nuclear, desde la extracción y molienda de uranio hasta la eliminación del combustible usado (gastado). Cabe destacar que el público también está expuesto a la radiación de las llamadas » fuentes mejoradas de material radiactivo natural «. Esto significa que también industrias como la minería de metales , la minería del carbón y la producción de energía a partir del carbón crean exposiciones adicionales debido a la densificación de los radionucleidos naturales. El público recibe una exposición mínima por el transporte de materiales radiactivos y las consecuencias de las pruebas de armas nucleares y los accidentes de reactores (como Chernobyl).

Por esa razón, la mayoría de los organismos reguladores requieren limitar la exposición máxima a la radiación a miembros individuales del público a 100 mrem (1 mSv) por año.

Exposición ocupacional

Como se escribió, la exposición ocupacional es la exposición de los trabajadores en situaciones donde su exposición está directamente relacionada o requerida por su trabajo. 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.

En general, las personas ocupacionalmente expuestas trabajan en las siguientes áreas:

• Instalaciones de ciclo de combustible
• Radiografía industrial
• Departamentos de radiología (médicos)
• Departamentos de medicina nuclear
• Departamentos de oncología de radiación
• Plantas de energía nuclear
• Laboratorios de investigación gubernamentales y universitarios

Estas personas están expuestas a diferentes tipos y cantidades de radiación, dependiendo de sus trabajos específicos y las fuentes con las que trabajan. Por esa razón, la mayoría de los organismos reguladores requieren limitar la exposición ocupacional a adultos que trabajan con material radiactivo a 5000 mrem (50 mSv) por año. Con ese fin, los empleadores controlan cuidadosamente la exposición de estas personas usando instrumentos llamados dosímetros usados ​​en una posición del cuerpo representativa de su exposición. En la mayoría de las situaciones de exposición ocupacional, la dosis efectiva, E, puede derivarse de cantidades operativas utilizando la siguiente fórmula:

La dosis comprometida es una cantidad de dosis que mide el riesgo de salud estocástico debido a una ingesta de material radiactivo en el cuerpo humano.

Ver también: Monitoreo de dosis

Exposiciones médicas: dosis de fuentes de radiación médica

La radiación se usa en una variedad de exámenes y tratamientos médicos. Las dosis de fuentes de radiación médica se determinan naturalmente, ya sea que una persona se haya sometido a un tratamiento o no. En general, las exposiciones a la radiación de los exámenes de diagnóstico médico son bajas (especialmente en usos de diagnóstico). Las dosis también pueden ser altas (solo para usos terapéuticos), pero en cada caso, siempre deben estar justificadas por los beneficios del diagnóstico preciso de posibles enfermedades o por los beneficios de un tratamiento preciso. Estas dosis incluyen contribuciones de radiología de diagnóstico médico y dental (radiografías de diagnóstico), medicina nuclear clínica y radioterapia.

El uso médico de la radiación ionizante sigue siendo un campo que cambia rápidamente. En cualquier caso, la utilidad de la radiación ionizante debe equilibrarse con sus peligros. Hoy en día se encontró un compromiso y la mayoría de los usos de la radiación están optimizados. Hoy en día es casi increíble que las radiografías se usaran, en algún momento, para encontrar el par de zapatos adecuado (es decir, fluoroscopia para calzar zapatos). Las mediciones realizadas en los últimos años indican que las dosis a los pies estaban en el rango de 0.07 – 0.14 Gy para una exposición de 20 segundos. Esta práctica se detuvo cuando se comprendieron mejor los riesgos de la radiación ionizante.

En los siguientes puntos tratamos de expresar enormes rangos de exposición a la radiación, así como algunas dosis de fuentes médicas.

• 1 µSv – Comer una banana
• 1 µSv – Extremidad (mano, pie, etc.) Radiografía
• 5 µSv – Radiografía dental
• 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 40 µSv : un vuelo en avión de 5 horas
• 100 µSv – Radiografía de tórax
• 600 µSv – mamografía
• 1000 µSv : límite de dosis para miembros individuales del público, dosis efectiva total por año
• 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
• 80 000 µSv: la dosis local anual en puntos localizados en las bifurcaciones de bronquios segmentarios en los pulmones causados ​​por fumar cigarrillos (1,5 paquetes / día).
• 175 000 µSv – Dosis anual de radiación natural en una playa de 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.

Tabaco – Cigarrillos para fumar – Dosis de radiación

Además del químico, los carcinógenos no radioactivos, el tabaco y el humo del tabaco contienen pequeñas cantidades de plomo 210 y polonio 210, los cuales son carcinógenos radioactivos. Debe enfatizarse que los cigarrillos y el tabaco también contienen polonio-210, que se origina a partir de los productos de descomposición del radón, que se adhieren a las hojas de tabaco. El polonio-210 emite una partícula alfa de 5.3 MeV, que proporciona la mayor parte de la dosis equivalente. Debido a la descomposición del polonio-210, la dosis local anual a puntos localizados en las bifurcaciones de bronquios segmentarios en los pulmones causados ​​por fumar cigarrillos (1,5 paquetes / día) es de aproximadamente 80 mSv / año. Fumar en exceso produce una dosis de 160 mSv / año. Esta dosis no es fácilmente comparable a los límites de protección radiológica., ya que este último se ocupa de las dosis de todo el cuerpo, mientras que la dosis de fumar se administra a una porción muy pequeña del cuerpo. Muchos investigadores creen que las dosis de polonio-210 son el origen de la alta incidencia de cáncer de pulmón entre los fumadores.

Recordemos que el plomo 210 y el polonio 210 son núcleos hijos del 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 el suelo. El hecho de que el radón es gasjuega un papel crucial en la difusión de todos sus núcleos hijos. A medida que el radón 222 se descompone en plomo 210, el plomo 210 puede adherirse al polvo de las partículas de humedad y adherirse a las hojas de tabaco. Cuando estas partículas se concentran fumando e inhaladas como humo, el cuerpo retiene parte del plomo 210. Como el plomo 210 es un emisor beta débil, no causa dosis importantes, pero sí el polonio 210.

Ver también: radón: efectos sobre la salud

El polonio-210 , el producto de descomposición del plomo-210, emite una partícula alfa de 5.3 MeV , que proporciona la mayor parte de la dosis equivalente . Las partículas alfa , que pertenecen a la radiación de alta LET , son bastante masivas y llevan una carga positiva doble, 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 (más del 80% de la energía absorbida del radón se debe a las partículas alfa). Por lo tanto, el factor de ponderación de la radiación alfa es igual a 20 . UnLa dosis absorbida de 1 mGy por partículas alfa conducirá a una dosis equivalente de 20 mSv.

Referencia especial: Fuentes y efectos de la radiación ionizante, anexo B. UNSCEAR. Nueva York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Efectos nucleares: dosis de radiación

En general, la lluvia nuclear es el material radiactivo residual de una explosión nuclear que «cae» del cielo después de una explosión atmosférica.  Fallout también puede referirse a accidentes de reactores nucleares, aunque un reactor nuclear no explota como un arma nuclear. La firma isotópica de las consecuencias de la explosión nuclear es muy diferente de las consecuencias de un grave accidente en un reactor de potencia.

En el caso de las dosis de radiación por lluvia, consideramos el material radiactivo residual de las pruebas nucleares (no de los accidentes del reactor) que se realizaron particularmente en los dos períodos de 1954 a 1958 y de 1961 a 1962. Según UNSCEAR, alrededor de 502 pruebas atmosféricas , con un rendimiento total de fisión y fusión de 440 Mt, se llevaron a cabo.

Referencia especial: Fuentes y efectos de la radiación ionizante, anexo B. UNSCEAR. Nueva York, 2010. ISBN: 978-92-1-142274-0.

Las consecuencias de una prueba nuclear consisten en fragmentos de fisión y productos de activación de neutrones. Cuando se produce una explosión en el suelo o en la atmósfera cerca del suelo, se forman grandes cantidades de productos de activación también a partir de materiales de superficie. Las consecuencias son particularmente significativas en el vecindario del sitio de prueba, ya que las partículas más grandes y la mayoría de los escombros aterrizan en el suelo ( consecuencias locales ). Pero las partículas más pequeñas pueden permanecer en el aire en la atmósfera superior durante años. Por lo tanto, estas partículas pueden distribuirse de manera casi uniforme en todo el mundo y contribuyen a las llamadas consecuencias globales . Las dosis equivalentes de las consecuencias globales disminuyeron de aproximadamente 130 μSv / año en 1963 a aproximadamente10 μSv / año en los últimos años.

Exposiciones a la radiación de la generación de electricidad

En este capítulo, nos gustaría discutir un hecho muy interesante. En general, se sabe que el uso cada vez mayor de la energía nuclear y la generación de electricidad mediante reactores nucleares dará lugar a una pequeña pero creciente dosis de radiación para el público en general. Pero no se sabe en general, la generación de energía a partir del carbón también crea exposiciones adicionales y, lo que es más interesante, mientras que los niveles de exposición son muy bajos, el ciclo del carbón aporta más de la mitad de la dosis total de radiación a la población mundial a partir de la generación de electricidad. El ciclo del combustible nuclear  contribuye con menos de una quinta parte de esto. La dosis colectiva, que se definen como la suma de todas las dosis efectivas individuales en un grupo de personas durante el período de tiempo o durante la operación que se considera debido a la radiación ionizante, es:

• 670-1400 man Sv para el ciclo del carbón, dependiendo de la edad de la central eléctrica,
• 130 man Sv para ciclo de combustible nuclear,
• 5-160 man Sv para energía geotérmica,
• 55 man Sv para gas natural
• 0.03 man Sv para petróleo

Sí, estos resultados deben verse desde la perspectiva de la participación de cada tecnología en la producción mundial de electricidad. Dado que el 40% de la energía mundial fue producida por el ciclo del carbón en 2010, y el 13% por la energía nuclear, la dosis colectiva normalizada será aproximadamente la misma:

• 0.7 – 1.4 hombre Sv / GW.a (hombre sievert por gigavatio año) para el ciclo del carbón
• 0.43 man Sv / GW.a (hombre sievert por gigavatio año) para ciclo de combustible nuclear

Referencia especial: Fuentes y efectos de la radiación ionizante, UNSCEAR 2016 – Anexo B. Nueva York, 2017. ISBN: 978-92-1-142316-7.

Las dosis anteriores están relacionadas con la exposición pública. Si consideramos la exposición ocupacional, con respecto a la extracción de metales de tierras raras necesarias para la construcción, la dosis colectiva más grande para los trabajadores por unidad de electricidad generada evaluada por UNSCEAR provino de la energía solar , seguida de la energía eólica . Para la energía solar, la dosis colectiva ocupacional normalizada a energía es un factor de cuarenta y ochenta más grande que para el ciclo del combustible nuclear y el ciclo del carbón, respectivamente.

Tenga en cuenta que, a menudo, la dosis efectiva colectiva se usa para estimar los efectos totales en la salud, pero de acuerdo con la CIPR, esto debe evitarse (ver más: Dosis colectiva ).