Dosimetría de radiación

La dosimetría de radiación consiste en medir, calcular y evaluar las dosis absorbidas y asignar esas dosis a los individuos. Dosimetría de radiación
radiación ionizante - símbolo de peligro
Radiación ionizante – símbolo de peligro

La dosimetría de radiación es la medición, el cálculo y la evaluación de las dosis absorbidas y la asignación de esas dosis a los individuos. Es la ciencia y la práctica que intenta relacionar cuantitativamente las medidas específicas realizadas en un campo de radiación con los cambios químicos y / o biológicos que la radiación produciría en un objetivo.

Dado que existen dos tipos de exposición a la radiación, la exposición externa e interna, la dosimetría también se puede clasificar como:

  • Dosimetría externa . La exposición externa es radiación que proviene del exterior de nuestro cuerpo e interactúa con nosotros. En este caso, analizamos predominantemente la exposición de rayos gamma y partículas beta , ya que las partículas alfa , en general, no constituyen un peligro de exposición externa porque las partículas generalmente no atraviesan la piel. Dado que los fotones y la beta interactúan a través de fuerzas electromagnéticas y los neutrones interactúan a través de fuerzas nucleares, sus métodos de detección y dosimetría son sustancialmente diferentes. La fuente de radiación puede ser, por ejemplo, un equipo que produce la radiación como un recipiente con materiales radiactivos o como una máquina de rayos X. La dosimetría externa se basa en mediciones con un dosímetro, o inferidos de mediciones realizadas por otros instrumentos de protección radiológica.
  • Detector HPGe - Germanio
    Detector HPGe con criostato LN2, que se puede utilizar en contadores de cuerpo entero. Fuente: canberra.com

    Dosimetría interna . Si la fuente de radiación está dentro de nuestro cuerpo , decimos, es una exposición interna . La ingesta de material radiactivo puede ocurrir a través de varias vías, como la ingestión de contaminación radiactiva en alimentos o líquidos. La protección contra la exposición interna es más complicada. La mayoría de los radionúclidos le darán mucha más dosis de radiación si de alguna manera pueden ingresar a su cuerpo, que si permanecieran afuera. La evaluación de dosimetría interna se basa en una variedad de técnicas de monitorización, bioensayo o imágenes de radiación.

Dosimetría personal

EPD - Dosímetros personales electrónicos
EPD – Dosímetro personal electrónico

La dosimetría personal es una parte clave de la dosimetría de radiación. La dosimetría personal se utiliza principalmente (pero no exclusivamente) para determinar las dosis a las personas que están expuestas a la radiación relacionada con sus actividades laborales. Estas dosis generalmente se miden mediante dispositivos conocidos como dosímetros. Los dosímetros suelen registrar una dosis, que es la energía de radiación absorbida medida en grises (Gy) o la dosis equivalente medida en sieverts (Sv). Un dosímetro personal es un dosímetro que la persona que está monitoreando lleva en la superficie del cuerpo y registra la dosis de radiación recibida. Dosimetría personalLas técnicas varían y dependen en parte de si la fuente de radiación está fuera del cuerpo (externa) o se introduce en el cuerpo (interna). Los dosímetros personales se utilizan para medir la exposición a la radiación externa. Las exposiciones internas generalmente se controlan midiendo la presencia de sustancias nucleares en el cuerpo o midiendo las sustancias nucleares excretadas por el cuerpo.

Los dosímetros disponibles en el mercado van desde dispositivos pasivos de bajo costo que almacenan información sobre la dosis del personal para su posterior lectura, hasta dispositivos más costosos que funcionan con baterías y que muestran información inmediata sobre la dosis y la tasa de dosis (generalmente un dosímetro personal electrónico ). El método de lectura, el rango de medición de la dosis, el tamaño, el peso y el precio son factores de selección importantes.

Hay dos tipos de dosímetros:

  • Dosímetros pasivos . Los dosímetros pasivos de uso común son el dosímetro termoluminiscente (TLD) y la placa de película. Un dosímetro pasivo produce una señal inducida por radiación, que se almacena en el dispositivo. A continuación, se procesa el dosímetro y se analiza la salida.
  • Dosímetros activos . Para obtener un valor en tiempo real de su exposición, puede usar un dosímetro activo, generalmente un dosímetro personal electrónico (EPD). Un dosímetro activo produce una señal inducida por radiación y muestra una lectura directa de la dosis detectada o la tasa de dosis en tiempo real.

Los dosímetros pasivo y activo se utilizan a menudo juntos para complementarse entre sí. Para estimar las dosis efectivas, los dosímetros deben usarse en una posición del cuerpo representativa de su exposición, típicamente entre la cintura y el cuello, en la parte frontal del torso, mirando hacia la fuente radiactiva. Los dosímetros generalmente se usan en la parte exterior de la ropa, alrededor del pecho o el torso para representar la dosis para «todo el cuerpo». También se pueden usar dosímetros en las extremidades o cerca del ojo para medir la dosis equivalente a estos tejidos.

Los dosímetros personales que se utilizan hoy en día no son instrumentos absolutos, sino instrumentos de referencia. Eso significa que deben calibrarse periódicamente . Cuando se calibra un dosímetro de referencia, se puede determinar un factor de calibración. Este factor de calibración relaciona la cantidad de exposición con la dosis informada. La validez de la calibración se demuestra manteniendo la trazabilidad de la fuente utilizada para calibrar el dosímetro. La trazabilidad se logra mediante la comparación de la fuente con un «estándar primario» en un centro de calibración de referencia. En el seguimiento de individuos, los valores de estas cantidades operativas se toman como una evaluación suficientemente precisa de la dosis efectiva y la dosis cutánea, respectivamente, en particular, si sus valores están por debajo de lalímites de protección .

Dosimetría médica

La dosimetría médica es el cálculo de la dosis absorbida y la optimización de la administración de dosis en exámenes y tratamientos médicos. En general, la exposición a la radiación de los exámenes de diagnóstico médico es baja (especialmente en los usos de diagnóstico). Las dosis también pueden ser altas (solo para usos terapéuticos), pero en cada caso, siempre deben estar justificadas por los beneficios de un diagnóstico preciso de las 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. Dosimetría médicaa menudo lo realiza un físico de la salud profesional con formación especializada en ese campo. Para planificar la administración de la radioterapia, la radiación producida por las fuentes se suele caracterizar con curvas de dosis en profundidad porcentuales y perfiles de dosis medidos por un físico médico.

El uso médico de la radiación ionizante sigue siendo un campo que cambia rápidamente. En cualquier caso, la utilidad de las radiaciones ionizantes 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 en algún momento se utilizaran rayos X para encontrar el par de zapatos adecuado (es decir, fluoroscopia para calzar zapatos). Las mediciones realizadas en los últimos años indican que las dosis en los pies estuvieron 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 las radiaciones ionizantes.

Ver también: Exposiciones médicas

Dosimetría ambiental

La dosimetría ambiental se usa cuando es probable que el ambiente genere una dosis de radiación significativa. Como se escribió, la radiación nos rodea . En, alrededor y por encima del mundo en el 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. Todos los seres vivos, desde el principio de los tiempos, han estado y siguen estando expuestos a las radiaciones ionizantes . La radiación ionizante se genera a través de reacciones nucleares , desintegración nuclear , por temperaturas muy altas o mediante la aceleración de partículas cargadas en campos electromagnéticos.

En general, hay dos categorías amplias de fuentes de radiación en el medio ambiente:

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

Un ejemplo de dosimetría ambiental  es la monitorización del radón. El radón es un gas radiactivo generado por la desintegración del uranio , que está presente en cantidades variables en la corteza terrestre. Es importante señalar que el radón es un gas noble , mientras que todos sus productos de descomposición son metales . El principal mecanismo de entrada del radón a la atmósfera es la difusión a través del suelo.. Ciertas áreas geográficas, debido a la geología subyacente, generan continuamente radón que penetra hasta la superficie de la tierra. En algunos casos, la dosis puede ser significativa en edificios donde el gas puede acumularse. Las ubicaciones con antecedentes de radón más altos están bien cartografiadas en cada país. Al aire libre, oscila entre 1 y 100 Bq / m3, incluso menos (0,1 Bq / m3) sobre el océano. En cuevas o minas aireadas o casas mal aireadas, su concentración sube a 20-2.000 Bq / m3. En la atmósfera exterior, también hay advección causada por el viento y cambios en la presión barométrica. Se utilizan varias técnicas de dosimetría especializadas para evaluar la dosis que pueden recibir los ocupantes de un edificio.

Medición y control de la dosis de radiación

En capítulos anteriores, describimos la dosis equivalente y la dosis efectiva . Pero estas dosis no se pueden medir directamente . Con este fin, la CIPR ha introducido y definido un conjunto de magnitudes operativas , que pueden medirse y que están destinadas a proporcionar una estimación razonable de las magnitudes de protección. Estas cantidades tienen como objetivo proporcionar una estimación conservadora del valor de las cantidades de protección relacionadas con una exposición, evitando tanto la subestimación como la sobreestimación.

Los vínculos numéricos entre estas cantidades se representan mediante coeficientes de conversión , que se definen para una persona de referencia. Es muy importante que un conjunto de coeficientes de conversión acordados internacionalmente esté disponible para uso general en la práctica de protección radiológica para exposiciones ocupacionales y exposiciones del público. Para el cálculo de los coeficientes de conversión para la exposición externa, se utilizan maniquíes computacionales para evaluar la dosis en varios campos de radiación. Para el cálculo de los coeficientes de dosis de la ingesta de radionúclidos , se utilizan modelos biocinéticos de radionucleidos, datos fisiológicos de referencia y maniquíes computacionales.

En los informes se publica un conjunto de datos evaluados de coeficientes de conversión para la protección y cantidades operativas para la exposición externa a radiación monoenergética de fotones, neutrones y electrones en condiciones de irradiación específicas (ICRP, 1996b, ICRU, 1997).

Monitoreo de dosis de radiación: cantidades operativasEn general, la ICRP define las cantidades operativas para el área y el monitoreo individual de exposiciones externas. Las cantidades operativas para el monitoreo de área son:

  • Dosis equivalente ambiental , H * (10). La dosis equivalente ambiental es una cantidad operativa para el monitoreo de áreas de radiación de fuerte penetración.
  • Dosis equivalente direccional , H ‘(d, Ω). La dosis equivalente direccional es una cantidad operativa para el monitoreo de área de radiación de penetración débil.

Las cantidades operativas para el seguimiento individual son:

  • Dosis personal equivalente , p (0,07) . Ladosis equivalente de H p (0,07) es una cantidad operativa para la monitorización individual para la evaluación de la dosis en la piel y las manos y los pies.
  • Dosis personal equivalente , p (10) . La dosis equivalente de p (10) es una cantidad operativa para la monitorización individual para la evaluación de la dosis eficaz.

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

Medición y vigilancia de la radiación: cantidades y límites

 

Límites de dosis

Ver también: Límites de dosis

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

  1. Exposiciones excluidas y exposiciones de actividades exentas que involucren 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 expuestos ocupacionalmente y para el público:

límites de dosis - radiación
Tabla de límites de dosis para trabajadores expuestos ocupacionalmente y para el público.
Fuente de datos: ICRP, 2007. Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la ICRP. Ann. ICRP 37 (2-4).

De acuerdo con la recomendación de la CIPR en su declaración sobre 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 planificada 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 la suma de las dosis efectivas pertinentes de la exposición externa en el período de tiempo especificado y la dosis efectiva comprometida de la ingesta 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 de dosis efectiva 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 cualquier año.

Sievert – Unidad de dosis equivalente

En protección radiológica, el sievert es una unidad derivada de dosis equivalente y 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. La unidad de sievert es de importancia en la protección radiológica y recibió su nombre del científico sueco Rolf Sievert, quien realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría de radiación en radioterapia.

Como se escribió, el sievert se utiliza para cantidades de dosis de radiación, como dosis equivalente y dosis efectiva. La dosis equivalente (símbolo T ) es una cantidad de dosis calculada para órganos individuales (índice T – tejido). La dosis equivalente se basa en la dosis absorbida por un órgano, ajustada para tener en cuenta la eficacia del tipo de radiación . La dosis equivalente se da el símbolo H T . La unidad SI de T es el sievert (Sv) o pero rem ( hombre equivalente a roentgen ) todavía se usa comúnmente ( 1 Sv = 100 rem ).

Ejemplos de dosis en Sieverts

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y por encima del mundo en el 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 intentamos expresar enormes rangos de exposición a la radiación, que se pueden obtener de diversas fuentes.

  • 0.05 µSv – Dormir junto a alguien
  • 0,09 µSv : vivir a menos de 30 millas de una planta de energía nuclear durante un año
  • 0,1 µSv : comer un plátano
  • 0,3 µSv : vivir a 50 millas de una central eléctrica de carbón durante un año
  • 10 µSv : dosis diaria promedio recibida de 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
  • 3650 µSv – Dosis anual media recibida de fondo natural
  • 5800 µSv – Tomografía computarizada de tórax
  • 10000 µSv – Dosis anual media recibida de origen natural en Ramsar, Irán
  • 20000 µSv : tomografía computarizada de cuerpo completo
  • 175 000 µSv – Dosis anual de radiación natural en una playa de monacita 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 breve .

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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: [email protected] o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.