¿Qué es la radiación terrestre? Definición

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 .