Radiacion

LA RADIACIÓN ha sido parte de la historia de nuestro planeta desde que se formó el Sistema Solar, hace unos cinco mil millones de años. Hoy día, igual que entonces, la Tierra es bombardeada continuamente por partículas energéticas provenientes del centro de nuestra galaxia y de otras alejadas millones de años luz. Pero no toda la radiación recibida sobre la Tierra es extraterrestre, ya que en el interior y en la superficie del planeta existen núcleos radiactivos que, desde que fueron creados al formarse el Sistema Solar, emiten espontáneamente diferentes formas de radiación. Desde comienzos del siglo xx, a esta radiación natural, o "de fondo", se le ha sumado la radiación que el ser humano aprendió a producir para satisfacer sus necesidades y sus intereses. La radiación producida por el ser humano (a veces denominada radiación "artificial") causa aproximadamente el 20% de la irradiación total promedio en el mundo actual; el resto es de origen natural.

RADIACIÓN NATURAL

La cantidad de radiación natural recibida por un ser humano es relativamente similar en todas partes del planeta y se estima que no ha variado demasiado en el transcurso del tiempo. Se pueden distinguir dos mecanismos principales de irradiación: externa, cuando la radiación proviene de fuera del cuerpo, e interna, cuando el elemento radiactivo emisor ha sido ingerido o inhalado, y por lo tanto se encuentra ubicado adentro del cuerpo del individuo.

Los responsables principales de la irradiación externa son los rayos cósmicos de origen extraterrestre que bañan la Tierra. Esta radiación llega a nuestro planeta después de viajar por miles de años desde alguna estrella lejana. Durante las diversas etapas de la evolución de una estrella, ésta emite rayos X, rayos gamma, ondas de radio, neutrones, protones o núcleos más pesados que viajan por el vacío espacio interestelar a la velocidad de la luz o cerca de ella, hasta chocar con alguna molécula o átomo. La probabilidad de chocar con la Tierra es pequeñísima, pero la cantidad de radiación es inmensa. Tan sólo recordemos que cada galaxia contiene unos cien mil millones de estrellas y se calcula que existen cientos de miles de millones de galaxias en el Universo. Grandes cantidades de radiación son producidas, por ejemplo, durante la explosión de una supernova, hecho que le ocurre a unos 100 millones de estrellas durante los 10 mil millones de años que son la vida estimada de una galaxia.

Los rayos cósmicos que se dirigen hacia la Tierra, principalmente protones y partículas alfa, encuentran primero la atmósfera e interactúan con los núcleos de átomos presentes en ella. En este sentido, la capa de aire que está encima de nosotros actúa como un techo protector. La interacción de las partículas cósmicas con los núcleos en el aire produce reacciones nucleares en que se crean nuevas partículas que continúan el viaje hacia la superficie. Las partículas con carga eléctrica van ionizando y excitando las moleculas del aire ocasionando una pérdida gradual de la energía original. Una fracción mínima de los rayos cósmicos primarios logra llegar hasta la superficie terrestre y son principalmente, las partículas llamadas muones, producidas en la alta atmósfera por los rayos primarios que constituyen el espectro de radiación cósmica en la superficie.

Una consecuencia del efecto absorbente de la atmósfera es que la intensidad de los rayos cósmicos aumenta según la altura de la superficie. Al vivir en una ciudad que, como México, se encuentra a unos 2 000 metros sobre el nivel del mar, se recibe una dosis 1 proveniente de los rayos cósmicos, aproximadamente del doble de aquella que se recibe al vivir en la costa. El campo magnético terrestre desvía los rayos cósmicos hacia las regiones polares, por lo que las dosis aumentan con la latitud. Se estima que el promedio de equivalente de dosis de rayos cósmicos para un ser humano es de 30 milirems cada año.

La otra fuente importante de irradiación externa la constituyen los rayos gamma emitidos por núcleos radiactivos presentes en el suelo o el aire. Estos núcleos inestables pudieron ser formados por la interacción de rayos cósmicos con el aire o pueden existir en la corteza terrestre, desde sus orígenes.

La contribución de los primeros a la dosis externa es insignificante. La cantidad de radiación al aire libre en un lugar está íntimamente relacionada con la presencia de núcleos radiactivos en el suelo. Las llamadas rocas ígneas presentan mayores niveles de actividad que las rocas sedimentarias, aunque entre estas últimas, las pizarras y fosforitas son sumamente radiactivas. Los núcleos que más contribuyen a la radiactividad de las rocas son el potasio-40, el uranio-238 y el torio-232, todos presentes en el suelo desde la formación de la Tierra.

Existen lugares en Italia, Brasil, Francia, la India y Nigeria, donde los niveles de radiación al aire libre debido a fuentes terrestres son mucho mayores que los promedios observados en el resto del mundo. Esto se debe a que la composición del suelo del lugar contiene una concentración "anormalmente" alta de radioisótopos. En Brasil existe una región costera en los estados de Espíritu Santo y de Río de Janeiro, cuyas arenas monacíticas son fuertemente radiactivas. En poblaciones cercanas se han medido niveles al aire libre, en las calles, que son 50 veces mas grandes que los considerados "normales", mientras que en las playas —a las que acuden unos 30 000 veraneantes cada año— los valores medidos llegan a ser 500 veces superiores a los promedios.

Debido a que las construcciones utilizan generalmente materiales similares en su composición a los del suelo del lugar y a que la población pasa gran parte del tiempo adentro de edificios, existe interés por conocer los niveles de dosis debidos a la radiación proveniente de los muros, suelo y techo de las construcciones. En casas de madera, que no emiten radiación y sirven de blindaje contra la que proviene del exterior, se estima que los niveles interiores de radiación gamma son un 70% de aquéllos al aire libre. En cambio, en casas de ladrillo, hormigón o piedra, la irradiación en el interior es un 30 o 40% mayor que en el exterior. Más adelante en esta sección nos referiremos a la irradiación causada por la irradiación del radón emitido por materiales de construcción, lo cual ha causado gran interés público en estos últimos tiempos.

Tomando en cuenta los factores mencionados se estima que el equivalente de dosis promedio mundial para un individuo, producto de la irradiación externa por rayos gamma, es de unos 35 milirems cada año.

La irradiación interna se debe a la inhalación de polvo que contenga en suspensión partículas radiactivas, así como a la ingestión de agua y alimentos que hayan incorporado algún elemento inestable a su composición. Tal como se mencionó previamente, los núcleos radiactivos responsables de la radiación natural terrestre pueden provenir de reacciones de rayos cósmicos con el aire, o haber sido formados al comienzo de nuestro sistema planetario. Entre los primeros se pueden mencionar el tritio, el carbono-14, el berilio-7 y el sodio-22. El equivalente de dosis por irradiación interna de todos juntos apenas sobrepasa 1 milirem anual. Entre los radioisótopos del segundo grupo, el potasio-40 y aquéllos de las series de desintegración del uranio y del torio (radio, radón, polonio y plomo) son responsables de una fracción importante de la irradiación interna.

El potasio es un elemento esencial para la vida, se incorpora al organismo a través de la alimentación. Un 0.02% del potasio natural es potasio-40, emisor de radiación beta y gamma, con una vida media de mil millones de años. El equivalente de dosis anual debido a sus radiaciones se estima en 18 milirems. Otros núcleos radiactivos que son ingeridos en los alimentos son el radio-226, el plomo-210 y el polonio-210. La carne de reno o de caribú, en las regiones árticas del hemisferio norte, contiene una concentración anormalmente elevada de polonio-210, debido a que estos animales consumen líquenes que tienden a acumular este elemento. Para decenas de miles de personas esta carne es la base de su alimentación. Medidas realizadas en su sangre, huesos y placenta, revelan aumentos de los niveles de dosis en un factor aproximado de 10 en comparación con habitantes de zonas más templadas.

Entre los elementos que ingresan al organismo por las vías respiratorias se encuentran el uranio, el torio y los isótopos polonio-210 y plomo-210. (Aprovechamos para señalar que en los pulmones de fumadores la concentración de estos dos núcleos radiactivos es 50% superior a aquella en los pulmones de los no fumadores.) Todos estos elementos son sólidos y su inhalación ocurre al respirar partículas de polvo a las cuales se han adherido. Pero la fuente principal de irradiación interna la constituye la inhalación del gasradón. Este elemento se produce en los decaimientos radiactivos del uranio y del torio y es a su vez inestable, transformándose en una partícula alfa y un núcleo de polonio. Si el radón es respirado y no decae, puede volver a salir junto con el aire expirado. Pero si decae mientras se encuentra en los pulmones, el núcleo de polonio, que es un elemento sólido, se puede quedar adherido al tejido pulmonar y desde ahí continuar emitiendo radiación, pues él también es radiactivo.

Grandes cantidades de radón se encuentran en el interior de las minas de uranio y en regiones con suelos que contienen uranio y torio. Las construcciones que emplean materiales particularmente radiactivos muestran niveles altos de radón en el interior. Para esta fuente de radiación natural existen grandes diferencias en las

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